為什么國產(chǎn)混動發(fā)動機的熱效率頻創(chuàng)新高
在不久前落幕的東風汽車第九屆科技創(chuàng)新周開幕式上,東風汽車副總經(jīng)理、黨委常委尤崢宣布,東風汽車自主研發(fā)的超級混動專用發(fā)動機熱效率已達到47.06%,獲得了中汽中心“能效之星”權(quán)威認證,又一次刷新了中國混動專用發(fā)動機熱效率的行業(yè)記錄。
圖源:東風汽車
就在三個月之前,吉利和比亞迪曾因爭奪熱效率冠軍的事情吵了一架。當時的背景是比亞迪發(fā)布了第五代DM-i超級混動系統(tǒng),在該混動系統(tǒng)的加持下,比亞迪秦擁有了2.9L/百公里的虧電油耗、2100公里的綜合續(xù)航里程,46.06%的世界第一發(fā)動機熱效率。
比亞迪的操作引發(fā)了吉利汽車的不滿,吉利汽車高管在社交媒體上貼出熱效率46.1%的中汽研發(fā)動機證書,質(zhì)疑“比亞迪46.06%全球最高熱效率”的說辭,緊接著比亞迪又公布了熱效率46.5%的發(fā)動機證書,再度奪回了主動權(quán)。
圖源:微博平臺
沒想到僅僅三個月之后,東風汽車就拿出了47.06%的新成績,而在此之前,發(fā)動機熱效率早已被接連刷新,2022年廣汽發(fā)布的混動系統(tǒng),發(fā)動機熱效率為42.1%;2023年上汽發(fā)布的DMH超級混動熱效率提升至43%;同年奇瑞發(fā)布的鯤鵬混動C-DM熱效率44.5%;直至現(xiàn)在東風汽車將其提升至47.06%,東風汽車還表示,已經(jīng)向50%的熱效率發(fā)起了挑戰(zhàn)。
按照這樣的節(jié)奏,用不了幾年,國產(chǎn)混動專用發(fā)動機的熱效率便將紛紛突破50%。在很多傳統(tǒng)汽車人看來,在發(fā)動機領(lǐng)域,自主品牌與外資品牌之間還存在不小的差距,但在這短短兩三年時間里,自主品牌又是如何實現(xiàn)對外資品牌的超越,頻頻刷新發(fā)動機熱效率的呢?
這主要是因為在混動時代,發(fā)動機的工作環(huán)境發(fā)生了很大的改變。
先來看一下相關(guān)定義,發(fā)動機熱效率,又稱“發(fā)動機有效效率”,是指發(fā)動機有效功率的熱當量與單位時間所消耗燃料的含熱量的比值,用以評定發(fā)動機作為熱機的經(jīng)濟性。所以盡量讓發(fā)動機保持在“高效區(qū)間”運行,是提升發(fā)動機熱效率的最主要方式。
在燃油車時代是通過變速箱來調(diào)節(jié)發(fā)動機的扭矩和轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的,車企對變速箱和發(fā)動機匹配的越好,車子的頓挫感和油耗就會越低,相應的發(fā)動機熱效率就會越高。不過,燃油車發(fā)動機需要兼顧從起步、低速、中速到高速等多種工況,車企只能通過盡量擴充發(fā)動機高效運行區(qū)間的方式來提升發(fā)動機熱效率,而起步、高速等特殊工況仍不可避免。
與燃油車不同,混動發(fā)動機的從要應對全部工況的“全才”變成了應對部分工況的“專才”,這就是幾乎所以混動車企都會提及的,“讓發(fā)動機更多的處于高效的工作區(qū)間?!?/p>
圖源:東風汽車
其實不論燃油車還是混動車,讓發(fā)動機更高效的工作是提升熱效率的主要方式,只不過混動車發(fā)動機需要應付的工況較少,高效運作的時間更長,這是混動發(fā)動機的熱效率能夠?qū)覄?chuàng)新高的根本。
當然混動車發(fā)動機的運行邏輯也有些差異,以插混車型為例,車輛起步階段使用純電驅(qū)動,盡量不讓發(fā)動機在效率低的低速工況下工作。單擋或多擋DHT插混車型,則是在此基礎(chǔ)上,進一步減少發(fā)動機在低效率空間工作的時長,中低速均通過電機驅(qū)動車輛,發(fā)動機充當發(fā)電機角色,在電機能耗高的高速工況下,再采用發(fā)動機直驅(qū)。
而增程模式,同樣是大幅提升了發(fā)動機的使用效率。由于增程器并不需要直接驅(qū)動車輛,只作為車輛的“發(fā)電機”使用。因此,理論上講增程車的發(fā)動機可以一直在最佳區(qū)間內(nèi)工作,發(fā)揮其最大價值,最大程度上降低能耗。
表面來看,混動車型提升發(fā)動機熱效率似乎并不難,但實際操作起來并不容易,因為燃油車只考慮內(nèi)燃機一套動力系統(tǒng)即可,但混動車型在設(shè)計時需要兼顧內(nèi)燃機和電動機兩套混動系統(tǒng),這一設(shè)計思路的轉(zhuǎn)變需要工程師對兩套系統(tǒng)都非常熟悉,只有將兩套系統(tǒng)融合的更加緊密,整個混動系統(tǒng)的能效表現(xiàn)才會更高,混動發(fā)動機的熱效率也才有更大的提升空間。
不難看出,混動發(fā)動機熱效率持續(xù)攀升是建立在工程師對內(nèi)燃機和電動機兩套系統(tǒng)協(xié)同工作的基礎(chǔ)上的,在這一細分領(lǐng)域,自主品牌持續(xù)打破上限,是國產(chǎn)新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的最好例證。
或許自主品牌在發(fā)動機、變速箱的機械研發(fā)和匹配能力上與外資品牌還有些差距,但對混動系統(tǒng)的優(yōu)化上,自主品牌已經(jīng)走在了前列,被持續(xù)刷新的混動內(nèi)燃機熱效率,就是自主品牌你追我趕,推動行業(yè)朝著新能源時代轉(zhuǎn)型的最好證明。
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