导语:目前主流发动机热效率大约在35%的水平,已经量产的能超过40%也仅有丰田、本田。但比亚迪的骁云-插混专用1．5L高效量产发动机,直接将热效率提到了全球最高的43%。
张军智 | 文
如果说特斯拉是当今全球最受瞩目的汽车公司,那么今年中国最受关注的汽车公司,我觉得应该算是比亚迪。在中兴、华为等科技龙头企业频频受到美国打压,国人从内心里渴望有一家中国企业能挺身而出,证明中国企业可以做到不受制于人、且能掌握领先的核心科技之时,比亚迪的表现,承接住了国人的期望。
多年来一直埋头苦干的的比亚迪,今年可以说硕果累累,先是发布了兼具安全与高能量密度的刀片电池,又在特斯拉Model 3所向披靡之际,推出了在续航里程、安全性、风阻系数、以及外观内饰等方面足以抗衡Model 3 的比亚迪“汉”。
这些产品,既叫好又叫座。比如刀片电池,用比亚迪的说法“几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案。”;比亚迪“汉”一推出,就收到了3万多辆订单,在过去两个多月时间里,比亚迪已经交付了其中1．8万多辆;即使丰田、奔驰这样的汽车巨头如今也抢着跟比亚迪合作……而在11月7日,比亚迪又带来了一款全球热效率最高的量产汽油发动机:骁云-插混专用1．5L发动机。这在中国的发动机研发历史中,堪称是里程碑式的一件大事。
动力,永远是汽车的核心,当今世界汽车行业日新月异,动力却依旧是永恒的话题,纵观世界一流汽车厂商,每家都拥有强大的发动机技术。但中国汽车的发动机技术一直非常薄弱,近年来崛起的一些国产车企,早年其实都是依赖日本三菱提供的发动机才得以进行整车生产。而且如果没有三菱的发动机做为原型,如今我们也可能看不到大多数的国产发动机,以至于有个说法“三菱才是中国汽车产业之父”。
中国汽车发动机技术实现质的提升,都是最近三年内的事情。先是2017年奇瑞推出了热效率达到37．1%的1．5T发动机,轰动一时;2019年,长安汽车推出的蓝鲸NE发动机又达到了一个新的高度,热效率提升到了40%;最近,长城公布其4N20发动机热效率也达到了38．8%。但这一次,比亚迪更“狠”,其骁云-插混专用1．5L高效量产发动机,直接将热效率提到了全球最高的43%。
43%的热效率,有多惊人?目前主流发动机热效率大约在35%的水平,已经量产的能超过40%也仅有丰田、本田。国内目前数据层面热效率最高的发动机是广汽的2．0ATK混合动力发动机(42．1%),但这款发动机还未量产。
所谓热效率,又称“发动机有效效率”。是指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,也即是燃料中有多大的比例被有效利用,通常用以评定发动机的经济性。打个比方,热效率越高的发动机,相当于是吃得少,反而跑得远的一匹好马。当然,43%是骁云1．5L发动机的最高热效率,但据比亚迪方面透露,这台发动机在大多数工况下也能达到40%以上的水平。如果这些数据都能在现实中得以落实,这绝对算是国内外第一流的了。
我们再看这款发动机的具体参数,骁云1．5L发动机为四缸自然吸气阿特金森发动机,压缩比高达15．5,最大功率81kW(110Ps),峰值扭矩135Nm。从数据上看,其并没有过分追求性能表现,而是注重燃油经济性,所以未来应该适配的是经济型汽车。有消息称,20日开幕的广州车展上,比亚迪推出的秦PLUS就会搭载这款发动机。比亚迪官方称,这款发动机亏电状态下油耗也能达到4L/100km以内,且满足国六B排放标准。
值得关注的是,这款发动机的压缩比是非常大的,通常四冲程汽油发动机压缩比都在8-11之间,但骁云1．5L发动机却达到了15．5。内燃机的压缩比越高,混合气燃烧热能转化为动能的效率就会越高,但单纯地提升压缩比则会导致爆震和早燃等问题。那么比亚迪是如何解决爆震和早燃的问题?
答案是,比亚迪插电式混合动力专用高效发动机设计了“阿特金森循环+高滚流气道+超高压缩比+冷却EGR技术”的先进燃烧系统。其采用冷却EGR技术稀释缸内混合气降低燃烧温度,设计高滚流气道提高缸内混合气燃烧速度,以此来抑制发动机爆震和早燃倾向。除此之外,比亚迪首次启用了发动机分体冷却技术,通过对缸盖和缸体的温度控制,按需为缸盖和缸体精准提供冷却,使缸盖和缸体都能处在最佳工作温度,提升了发动机效率,冷启动暖机过程缩短15%-20%的时间。
另外在细节的处理上,比亚迪也下了很大功夫。比如为了减少发动机运转时的摩擦损耗,比亚迪采用了诸多轻量化的设计,或是增加润滑效果。这台发动机可以使用0W-20低粘度机油,从而可以降低发动机各运动部件之间的摩擦损耗,更小的曲轴直径设计,进一步减小了曲轴与缸体轴座之间的摩擦接触面积,降低摩擦损失。
整体而言,这台发动的诞生对中国的新能源汽车行业,乃至燃油车行业,都是一件里程碑意义上事件:中国的发动机技术第一次做到了国际领先。或许对于笔者这样的评价,有人会认为过高,毕竟这款发动机还没有真正接受市场的考验。但如果了解比亚迪的发展历程,我们就知道这是一个很靠谱的公司。
25年前,比亚迪从20多个人起家做电池,用了八年时间,就将一个小作坊打造成世界最大的手机电池生产商;接着又用了不到三年时间,跨界进入燃油车并跻身国产燃油车企前列;十几年前布局电动汽车,又掌控了动力电池、IGBT芯片、电机、软件控制等核心的关键技术,是全球唯一掌握电动车全产业链技术的公司;除此之外其还有仅次于富士康的手机代工、手机零部件制造、出口欧美的精密模具制造等等业务。这一次,我们应该也有理由相信,比亚迪骁云-插混专用1．5L发动机的未来性能表现。