在F1赛场上,发动机的热效率可以达到50%以上,但这背后是数以亿计的研发投入和极致的轻量化设计。令人意想不到的是,这项看似遥不可及的技术正悄然进入寻常百姓家。当一台家用混动汽车宣称拥有43%的热效率时,意味着内燃机的角色已经发生了根本性转变——从单纯的动力输出装置演变为混动系统中的「高效发电机」。
热效率,通俗来说就是燃料能量转化为有效功的比例,可以理解为发动机的「考试成绩」。当一台发动机的热效率达到40%,意味着每消耗100份燃料能量,只有40份被转化为驱动车辆前进的有效功,其余60份则以热量、摩擦等形式被浪费。
传统发动机长期陷入一个难以调和的矛盾:在低速行驶时效率极低,只有在高速运行时才能勉强接近最佳效率区间。机械损耗大、燃烧不充分等技术瓶颈使得传统汽油机的热效率大多徘徊在30%-35%之间。
混动系统的革命性突破在于重新定义了内燃机的角色。在混动构架中,发动机不再直接驱动车轮,而是专注于发电这一单一任务,由电机负责驱动。这种角色分工解耦了功率与效率的矛盾,让发动机可以持续运行在最高效的转速区间。
阿特金森循环技术成为实现这一转变的关键。通过延迟关闭进气门,阿特金森循环使得发动机的膨胀比大于压缩比,虽然牺牲了部分功率密度,但显著提升了热效率。这正是混动专用发动机能够突破传统效率极限的核心原理。
混动专用发动机实现超高热效率的背后,是一系列精密的技术协同。高压缩比设计是基础——比亚迪骁云发动机的压缩比达到15.5:1,更高的压缩比意味着混合气体被压缩后能达到更高温度,从而加快燃烧过程,释放更多能量。但高压缩比也带来了爆震风险,这就需要EGR废气再循环系统来精确控制燃烧温度。
燃烧室设计的优化同样至关重要。通过采用高滚流进气道和特殊形状的活塞顶,发动机能够促进油气混合,实现快速且均匀的燃烧。这种优化确保了燃料能量被最大限度地转化为机械功,而非无谓的热量损失。
机械损耗的控制是另一大技术难点。混动专用发动机采用了低张力活塞环、可变机油泵等创新设计,显著降低了内部摩擦。比亚迪骁云发动机甚至取消了传统发动机的前端轮系,将附件全面电动化,进一步减少了功率损耗。
热能管理系统的创新同样不容忽视。分体冷却技术允许对缸盖和缸体进行差异化温度控制,使发动机各部件始终处于最佳工作温度。这项技术不仅提升了效率,还将冷启动暖机时间缩短了15%-20%,降低了暖机过程的油耗和排放。
电动化赋能让混动系统更加智能。基于导航和实时路况信息,系统能够预判未来的能量需求,动态规划发动机的启停时机。在低速行驶时,车辆完全由电机驱动,避免了发动机在低效区间的运行;而在高速巡航时,发动机直接驱动车轮或与电机并联工作,始终保持在高效率区间。
比亚迪DM-i系统以其43.04%的热效率引人注目,这归功于骁云-插混专用1.5L发动机的创新设计。该发动机采用15.5:1的超高压缩比,结合阿特金森循环和分层燃烧技术,实现了极致的热效率。EHS电混系统确立了「以电为主」的策略,使得搭载DM-i系统的车辆在城市工况下的亏电油耗可低至3.8L/100km。
比亚迪通过严苛的可靠性测试确保了技术的成熟度——包括400小时全速满载测试、800小时冷热冲击测试以及3000小时循环测试,证明了中国品牌在发动机技术上的长足进步。
吉利雷神动力则选择了不同的技术路径。其核心创新在于DHT Pro三挡变速器,这一设计实现了全速域并联驱动。与比亚迪的单一速比不同,吉利的三挡变速器允许发动机在更宽的速度范围内高效工作。当车速达到20km/h时,系统即可进入并联模式,远低于日系混动至少70km/h的并联车速限制。
雷神动力的另一大优势是模块化设计理念。平台兼容不同规格的发动机、电池组和电控系统,可根据不同品牌定位进行定制化调校。例如,DHE15发动机实现了43.32%的热效率,甚至略高于比亚迪的43.04%,展现了吉利在混动技术上的深厚积累。
两种技术路线反映了不同的市场定位:比亚迪DM-i更适合城市通勤场景,强调纯电驾驶体验和极致能效;而吉利雷神动力则倾向于全能表现,通过多挡位设计兼顾低速动力响应和高速燃油经济性。
混动技术的普及产生了显著的技术平权效应。消费者如今可以用传统燃油车的价格,获得接近纯电动车的驾驶体验和极低的使用成本。这种性价比优势正在加速混动车型的市场渗透。
在能源转型的过渡阶段,混动技术展现出独特的不可替代性。它既缓解了纯电动车的续航焦虑,又显著降低了碳排放,特别是在充电基础设施尚不完善的地区,混动车型提供了切实可行的减排方案。
产业链也随之重构。传统的发动机厂家正在转型研发高效发电机,而电池、电机、电控等「三电」系统的地位日益提升。这种转变不仅影响了零部件供应链,还催生了新的技术合作模式和价值分配机制。
热效率45%很可能成为下一代混动发动机的技术目标,而氢燃料混动、碳中性燃料等方向则为更遥远的未来提供了想象空间。混动技术不仅是对传统内燃机的优化,更是对整个车辆能量管理系统的重构。
如何看待混动技术在汽车产业转型中的角色?它会是长期的过渡方案还是最终的能源解决方案?期待听到你的见解。
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