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以效率制胜 解析比亚迪 DM

[爱卡汽车科技频道原创]
作为国内新能源汽车领域的领导者 ， 比亚迪是坚持同时发展纯电动技术和插电混动技术的少数几家车企之一 。 比亚迪的DM插电混动技术最早诞生于2008年 ， 经过十多年的技术更迭 ， 现在已经进入了3.0时代 。 采用DM技术的车型在动力方面受到了消费者的广泛认可 ， 但是其节油效果一般 ， 在低电量下的油耗相比传统燃油车并无明显优势 。 不过 ， 这种情况马上就要得到改善了 ， 比亚迪即将推出能够显著降低油耗的DM-i插电混动技术 。
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比亚迪的DM插电混动技术以动力见长 ， 但是对燃油经济性的改善效果有限 。 为了解决这个问题 ， 比亚迪将推出DM-i混动技术 ， 有望在油耗方面追上日系混动车型 。
为了降低油、与日系混动车型一争高下 ， 比亚迪把DM插电混动技术进一步细化 ， 划分为DM-p和DM-i这两个分枝 。 前者以性能为导向 ， 追求动力和加速 ， 是目前汉DM、唐DM等车型上采用的混动技术；后者则更加注重燃油经济性 ， 追求极致的效率 ， 它将于明年首先搭载于汉PLUSDM、宋PLUSDM等新车 。
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对于DM-p技术 ， 相信大家都已经非常熟悉了 ， 汉DM、唐DM等车型4秒出头的百公里加速成绩正是得益于DM-p带来的强劲动力 。 而DM-i技术目前依然处于非常神秘的状态 ， 已知的信息是DM-i混动系统主要由高效率的自然吸气发动机、取代了传统机械变速箱的E-CVT以及高容量电池共同组成 ， 技术路线与日系混动比较接近 。
近日 ， 比亚迪DM-i技术当中的骁云插混专用发动机露出真容 ， 它的峰值热效率达到了43% ， 超越了丰田和本田混动系统里的高效率发动机 ， 与马自达的压燃发动机并肩站上了业界的最高水平 。 比亚迪此前并不以发动机技术见长 ， 所以取得这样的成就不免令我们有些惊讶和好奇 ， 骁云插混专用发动机到底用了什么黑科技？
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比亚迪骁云插混专用发动机的产品型号是472QA ， 是一款四缸自然吸气发动机 。 它采用阿特金森循环 ， 压缩比达到了15.5 。 动力并不是这款发动机的强项 ， 它的额定功率仅为81kW（110马力）/6000rpm ， 最大扭矩也只有135Nm/4500rpm ， 但是它的峰值热效率达到了43% 。
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比亚迪骁云插混专用发动机（图中的比亚迪1.5NA）与马自达的压燃发动机的峰值热效率均为43% ， 是目前业界的最高水平 。
如果用最简短的语言来描述骁云插混专用发动机的技术特点 ， 我想应该是"LessisMore" 。 这款发动机以牺牲一定的升功率和扭矩为代价 ， 换来了更高的热效率 。 同时 ， 它并不是新技术的堆砌 ， 而是做了很多减法 ， 从而有效控制了成本 。 我们不必为它的动力表现担忧 ， 作为一款插混专用发动机 ， 它一定有电机的助力 。 高效率发动机和大功率电机是一对绝配 ， 前者可以高效稳定地带动发电机提供电能 ， 后者则能够把电能转化为驱动力 ， 为车辆带来强劲而平顺的驾乘体验 。
下面我们来具体介绍一下骁云插混专用发动机 ， 看看它是如何实现43%峰值热效率的 。
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发动机热效率指的是发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量的比值 。 越高的热效率意味着越低的油耗 ， 目前主流发动机的峰值热效率集中在35-41%的范围中 ， 少数高效率的发动机可以超过40% 。 为何发动机热效率并不高？这是因为发动机运行的各环节都有能量的损失 ， 包括不完全燃烧、排气损失和冷却损失等等 。
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为了提升发动机的热效率 ， 比亚迪针对每一个能量损失的环节进行了针对性的优化 。 骁云插混专用发动机的性能取向与一般的发动机不同 ， 它不用考虑低转扭矩 ， 不追求最大功率 ， 也不需要尽可能去扩大高效率转速区间 。 它只需要把峰值热效率尽可能提高就行 ， 其他问题都可以通过混动系统来解决 。
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骁云插混专用发动机采用阿特金森循环 ， 在活塞压缩气体时 ， 进气门会稍晚关闭 ， 让一部分气体排出 ， 从而变相缩短了压缩冲程 ， 让压缩冲程小于膨胀（做工）冲程 。 阿特金森循环损失了一些动力 ， 但有效提升了热效率 。 另外 ， 阿特金森循环还有助于提升压缩比 ， 而高压缩比意味着高效率 ， 骁云插混专用发动机的压缩比达到了15.5 。
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超高的压缩比带来的问题是容易产生爆震和早燃等问题 ， 总之就是燃烧不规律、不正常 。 为了解决这些问题 ， 比亚迪为骁云插混专用发动机配备了EGR废气再循环系统 。 EGR废气再循环系统连接了排气系统和进气系统 ， 可以对一部分废气进行冷却 ， 然后把它们导入进气系统中 。
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导入进气系统的废气可以减小燃烧室内的氧气浓度 ， 从而降低气缸温度峰值 ， 以达到抑制爆震和减少氮氧化物排放的目的 。 （图为博格华纳的EGR废气再循环系统）
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发动机的热管理对热效率的提升也有着非常重要的作用 。 热管理的一大难点在于发动机的不同部位对温度的需求是不一样的 。 缸盖需要低温 ， 温度低一些能够抑制爆震；缸体需要高温 ， 温度高有利于减少摩擦 。 为了实现更好的热管理 ， 骁云插混专用发动机采用了分体冷却热管理技术 ， 用两套冷却回路解决了缸体和缸盖对温度的不同需求 。
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除了上述技术之外 ， 骁云插混专用发动机也做了不少"减法" 。 比如它摒弃了目前流行的缸内直喷 ， 转而采用"落伍"的歧管喷射 。 这是因为缸内直喷对动力提升很有帮助 ， 但是在中低负荷下对热效率的提升作用有限 。 歧管喷射可以让汽油与空气更加充分、均匀地混合 ， 适合混动车型长期处于中低负载的发动机 ， 并且成本也有一定的优势 。
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一般的发动机除了驱动车辆之外 ， 往往还要带动很多附件 ， 比如水泵、压缩机等等 。 而骁云插混专用发动机取消了轮系 ， 附件全部电器化 ， 不需要发动机带动 。 另外 ， 这款发动机采用了低摩擦活塞涂层、低摩擦活塞环和油封 ， 应用了可变排量机油泵和0W-20低粘度机油 ， 令摩擦损失相比上一代产品降低了20% 。
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目前 ， 比亚迪骁云插混专用发动机已经通过了400小时的全速全负荷试验、800小时的冷热冲击、3000小时的循环试验等多项试验验证 ， 在可靠性方面经受住了考验 。 在使用92号汽油时 ， 这款发动机也能够有很好的表现 。
编辑点评：现在日系混动车型凭借油耗优势持续热销 ， 并且在市场上基本没有竞争对手 ， 比亚迪DM-i技术有望改变这一市场格局 。 作为DM-i技术的核心之一 ， 比亚迪骁云插混专用发动机能够达到43%的峰值热效率 ， 为整套插混系统的低油耗奠定了坚实的基础 。 同时 ， 这款发动机做减法的理念让它具备了一定的成本优势 ， 能够进一步增强DM-i技术的竞争力 。 接下来 ， 我们还会持续报道DM-i技术的进展 ， 包括全新的E-CVT变速箱和这套系统的实际表现 ， 感兴趣的朋友可以关注一下 。
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