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比亞迪DM-i技術解讀,真不是傳統的那種PHEV

在中國汽車工程學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》中,明確提出未來15年傳統汽車要全面“混動化”。即到2035年,在仍占市場壹半份額的非新能源純電動車型中,混合動力將成為其中的主導力量;或者也可以理解為到2035年,現有燃油車型將全部退出市場,而其原有市場份額將由HEV輕混和PHEV插電式混合動力車型完全填補。

但是目標很宏偉,現實卻很骨感。因為混合動力的綜合門檻其實並不低,這直接導致了多數車企在新技術上的推進速度並不理想;尤其是PHEV混動技術,目前的絕大多數PHEV車型在沒有充電條件的場景下使用時,饋電油耗甚至比傳統燃油版本還要高;而即便是以絕對省油著稱的HEV,目前全球車企也基本進入了技術發展瓶頸期——4.0L/100km的指標已經成為壹個難以突破的關卡。例如,在12月15日長城汽車最新發布的“檸檬混動DHT”技術中,其采用HEV動力的A級SUV車型綜合油耗為4.6L/100km。就這,都已經是超越不少合資車型的表現。

當然,有普遍壹致性存在的時候,就壹定也會有特殊的個例,比亞迪就是其中最具代表性的車企之壹。

根據目前已經發布和工信部申報新車型的數據來看,比亞迪將在2021年上市壹批采用全新DM-i技術的PHEV插電式混合動力車型,其中轎車上將實現不充電3.8L/100km的驚人低油耗,而即便是A級SUV的宋PRO,不充電的油耗也僅有4.4升,甚至比上文長城最新的HEV混動A級SUV還低0.2升。

那麽,比亞迪這個從指標上看起來很厲害的新技術,背後到底會有多復雜呢?

答案可能會出乎您的意料,DM-i技術原理上真的很簡單,其最主要的革新之處是“邏輯與理念”——因為如今比亞迪已經做到的,別的廠家甚至都沒有想到。

技術架構:原理極其簡單

在目前HEV混動系統中,像是豐田的THS和本田的i-MMD都是公認的節油率非常出色的,尤其是本田的i-MMD,其獨特的工作邏輯,使得整套混動系統無論是低速擁堵還是高速行駛,都能保持整個系統的高效率:因為內燃機避開了起步時低效率的工作區間,轉而由高效率的電機驅動,而在轉入中高速勻速行駛的內燃機高效區間後,又由內燃機直接驅動,進而避開電動機的低效區間。

毫無疑問,將發動機運轉與行駛驅動解耦、並且合理分配內燃機與電動機的工作區間是混動節能最核心的地方;而如果想要繼續實現突破性的混動節能指標,必然要在這壹路徑上深入發展。

而根據這張比亞迪DM-i的圖片來看,比亞迪也確實是這麽做的:通過集成發電電機與驅動電機的橫置ECVT變速箱融合並協調動力。

不過因為DM-i的新車尚未上市,量產車的實際電機功率會有多大目前還無法預測,也無法知曉具體的工況標定;但是我們已經知道不同於上文的THS和i-MMD,比亞迪的DM-i是定位於PHEV插電式混合動力的,能以純電動模式滿足至少50公裏的全工況所需,所以其驅動電機的功率標準應該不會低,保底幾十匹應該是有的。

此外,在具體的結構示意圖上,我們還能發現這套系統的BSG與發動機的耦合工作邏輯,是對比其他混動系統工作邏輯上的絕對亮點!雖然DM-i還是發動機+BSG+混動變速箱,但其運行的原理與我們目前常見的MHEV輕混完全不同,因為MHEV輕混車輛的小功率BSG最多只能在起步加速階段輔助輸出動力,並帶動引擎到達怠速轉速,以達到降低內燃機運行負荷(節油)的目的。

但是在比亞迪的這套耦合系統上,BSG卻能夠做到將混動專用引擎直接拉到更高的經濟轉速之後再點火,完全避開內燃機運轉的低效區間。而通過放大BSG電機的功率,並引入集成驅動電機的ECVT變速箱,這壹點上比亞迪的DM-i做到了絕對創新。

而理念與邏輯創新的第二點,是提高整個系統的綜合熱效率。因為我們知道損耗內燃機功率的不僅僅是進排氣以及冷卻損耗,與發動機曲軸連接的壓縮機以及各種“泵”其實都在損耗曲軸的轉矩(扭矩),泵系的存在必然會降低車輛的綜合熱效率,升高正常行駛時的油耗。

而普通的燃油汽車以及ECVT的HEV混動汽車,其內燃機仍舊是有這些缺點的,包括豐田本田之流;但是在比亞迪DM-i系統的新車上,我們看見驍雲1.5L自然吸氣發動機直接取消了泵系,因為是PHEV插電式混動車型,所以有足夠的電量與電壓來支持各種附件的運轉。不論是壓縮機還是水泵,DM-i全數采用電力驅動,這就能有效地降低油耗。

創新理念帶來全新技術亮點

要支撐DM-i壹系列的創新邏輯與理念,壹定也需要相關的技術革新。而在DM-i系統中,唯壹消耗燃油的1.5L驍雲混動專用發動機,就是新技術的集大成者。

在數據上,DM-i的這臺驍雲1.5L混動專用發動機熱效率高達43%,這是目前量產阿特金森-米勒循環發動機中最高熱效率之壹;而且這臺發動機的理想輸出功率範圍在2000/3000rpm的區間內,作為輔助動力元使用時,這壹區間能在滿足BSG電機發電的基礎上,還能兼具不錯的高速巡航動力輸出表現。

當然,為了實現43%的熱效率,除了有上文已經提及的“取消泵系”之外,這臺機器的壓縮比還被提高到了15.5:1,幾乎已經與業界聞名的馬自達壓燃技術處於同壹水準線之上。

此外,這臺引擎還具備EGR廢氣再循環系統;其工作原理是將燃燒產生的小部分廢氣重新送入到進氣歧管內部,與混合油氣二度混合後再次進行燃燒。而通過EGR,就能提前加熱混合油氣、輔助壓縮沖程,並且利用尾氣中的大量氮氣和CO2降低燃燒時的熱能損耗,實現整機更高效的燃燒。

並且為了實現對43%熱效率之外剩余熱能的高效利用,比亞迪在此前公布的內容中還提到了“雙節溫器”系統,即保留傳統石蠟節溫器在缸體部分,同時增加電子節溫器在缸蓋部分。

因為我們知道內燃機不論最大熱效率有多高,但其在冷啟動階段無論如何是做不到理論值的;因為熱能會從高溫物體傳導至低溫物體,這是熱力學第二定律。所以冷啟動發動機時的燃燒熱能就會被機體,以及防凍冷卻液大量吸收,結果就會造成此時扭矩的大量損耗,ECU不得不加大噴油量補償動力,這就是油耗高的原因之壹。

而采用雙節溫器並且將控制系統壹分為三的設計就高明很多:冷啟動時冷卻系統不運行,機體升溫效率會很高;低溫運行時缸蓋單獨啟動冷卻,熱能的損耗仍舊會很低;高溫時缸蓋缸體才會同時冷卻,這種壹分為三的冷卻控制系統,在內燃機中也是獨壹份了——而且還能通過這種技術做到冷啟動少量吸入低溫空氣,熱車是少量吸入高溫空氣,實現最低的熱能損耗。

寫在最後

DM-i固然在節油方面表現不俗,但是新技術的成本如何目前還不得而知。而以綠牌的身份,比HEV更低的油耗,且明年上市後還能保持不錯的價格競爭力的話,那這壹批DM-i的比亞迪新車,估計會徹底重寫PHEV市場的格局。

本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。

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