發動機熱效率對油耗的影響-發動機熱效率越高越省油嗎
今年在春運回鄉的高速上,我發現新能源車含量是越來越高了,但是與一線城市中常見的場景不同,在回鄉的高速上,大多數新能源還主要是混合動力車型,不得不說對于多場景的使用來說,混合動力相較電動車更加豐富。所以目前來說大多數車企還是不會放棄混動車型的開發,就像前不久,福特推出了全新的混動系統,而這個混動將首次搭載在福特銳界L這款車型上。
這個全新混動系統的搭載,讓銳界L在WLTC工況下,百公里油耗僅6.31升,算下來加一箱油續航可以超一千公里。雖然油耗這么低,但是在加速能力上,這臺5米車長的大7座SUV零百加速僅需要7.1秒,同時非常重要的是,這款發動機僅需要加注92號的汽油。這是怎么做到的呢?我們不妨一起來揭秘一下福特這個全新的混動系統。
在福特這套全新的混動系統中,發動機采用了一款2.0L渦輪增壓發動機。這款發動機是福特的第5代2.0T EcoBoost,其額定功率為202kW,最大扭矩為405 N·m,這樣的動力表現在2.0T發動機上來說算是非常不錯的表現,要知道,這相比豐田搭載在凱美瑞混動的2.5L自然吸氣發動機高了不是一點點。
在第5代2.0T EcoBoost發動機的技術上,其搭載了雙噴射系統,也就是融合了歧管噴射以及缸內直噴兩種技術的優點,其中缸內直噴達到了350bar的高壓,同時這幅發動機還采用了雙渦道渦輪增壓器,可使得渦輪在全工況下快速精準調節增壓器轉速,精準控制發動機的進氣量,另外其中置式OCV 和VCT控制閥的使用可以有效改善進氣和排放、NVH性能以及響應速度,可以輕松應對目前嚴苛的國六B排放標準,而EGR廢氣循環系統在這款新發動機上集成到了缸蓋總成,讓其實現了更小的提及和更緊湊的結構。
雖然目前我們沒有獲得新發動機的BFSC圖,但是通過最終6.31L/100km的油耗表現不難看出,這款發動機的熱效率水平并不低,相較于福特早前的發動機來說,在能耗上是有了非常大的進步。
當然實現這樣的能耗水平,離不開這套全新混動系統。從福特官方的介紹可以看到,這套混動系統采用的是以行星齒輪為基礎的動力分流混動技術,通過一套行星齒輪機構將發動機和發電機進行耦合,從而實現在功率的輸入端做到功率分流。這么一看,不難發現這與豐田的THS是采用了相同的混動技術路線,在這套混動變速器上的結構毫無疑問也是一模一樣的,這種混動系統無論在成熟度和可靠性上都是較高的,同時這樣的結構有著非常優異的平順性。
整套系統主要由行星齒輪組、雙電機(發電機/驅動電機)、電機控制器總成組成,其中核心為下圖這個行星齒輪組。
我們不妨簡單了解一下行星齒輪組在混動系統中的作用:
行星齒輪中的部分都各有分工,首先與外齒圈相連的是2號電機,而2號電機主要負責是驅動車輛,也可以理解為外齒圈和2號電機是與車輪相連的。
然后是行星齒輪架,它與發動機相連,當發動機的動力傳遞到行星齒輪架后,就會帶動行星齒輪,然后動力就可以通過行星齒輪分配到外齒圈和太陽輪。
而與太陽輪相連的則是這套混動系統中的另一個電機,簡稱1號電機,這個電機的作用主要不是為了驅動車輛,它存在的作用更多是為了調節發動機的轉速。
通過這樣的結構進行分流和解耦,最終可以實現車輛的油電混合驅動、純電驅動、駐車充電和動能回收幾種模式。但這套混動系統最核心的地方在于,發動機始終都被這套系統控制在非常合適的工作區間工作。盡管我們駕駛時有非常復雜的路況出現,但是依靠混動系統的調節,以及電池和電機的適當輔助,讓發動機避免在熱效率較差的工況下工作,同時又能回收發動機的冗余的能量,以及車輛在滑行以及制動的時候的動能。所以豐田這套系統的作用在將發動機效率最高化,也可以簡單理解為:發動機在BSFC圖中的高效區間越大,最大熱效率水平越高,則匹配了這個混動系統后的油耗也就越低。
(BSFC舉例,非第5代2.0T EcoBoost)
同時,非常重要的一個環節就是,福特全新的整車控制系統VCU會對發動機和電機的最佳效率進行精確計算,自動匹配最佳動力輸出模式,使整個混合動力系統始終運行在綜合效率最優的區間,實現動力與油耗的平衡。
值得一提的是,福特這套全新的混動系統采用了高效的高速扁線電機,相比圓線電機,扁線更有利于電機槽滿率,一般圓線電機的槽滿率為40%左右,而扁線電機的槽滿率能達到60%以上,這也就意味著在空間不變的前提下,可以布置更多的銅線,產生更強的磁場強度,提升功率密度。這也是這臺大7座SUV零百加速僅需要7.1秒的重要秘密武器。
這套混動中配備了一款全新低鎳NCM111三元鋰電芯,有著熱擴散風險低,使用壽命持久,成本低等的優點,同時搭配一體式高效水冷系統,提供為電池提供高效的散熱性能。在研發測試階段,這款電池通過過充、針刺、海水浸泡、鹽霧、跌落、高低溫沖擊、循環壽命等多項超國家標準的嚴苛測試,保障在極端情況下電池的正常和安全運行。
可能很多人在想,既然福特這套混動與豐田混動變速箱的結構一樣,那么銳界L是不是就是跟漢蘭達是差不多的了呢?我們上面說到,銳界L所匹配的發動機的動力是強了不少的,所以在加速能力上優勢更加明顯,油耗暫未可知,我們可以看到兩個品牌在同樣的硬件下有著完全不同的應用理念,所以簡單點來說,這臺銳界L更傾向于動力取向,在節能的同時,兼顧運動。福特銳界這么多年來在市場上一直有著非常不錯的口碑,無論是底盤還是操控上,對于一臺大7座SUV來說都是值得肯定的,這也依賴于福特百年的技術積累。而當初銳界這款車唯一被人吐槽的油耗表現,在目前全新混動系統的搭載下,也有了非常大的改善,可以說在全新混動系統的加持下,福特銳界L的NVH、加速能力、油耗水平等等都有了相當大的跨越,在市場上具有更大競爭力。