如何做到48%熱效率？奇瑞鯤鵬天擎掏出“壓箱底”技術(shù)！

對(duì)于油車，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)一直是用戶關(guān)注的核心指標(biāo)，而全速域的功率/扭矩?zé)o疑是體現(xiàn)該指標(biāo)的核心參數(shù)，反映到表格上就是發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線。

而對(duì)于有電機(jī)輔助的混動(dòng)車來說，發(fā)動(dòng)機(jī)本身的性能已經(jīng)不再是影響整車動(dòng)力的唯一因素，甚至不再是重要因素，相反，在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速/負(fù)載下的熱效率則被提到更重要的位置，并成為決定整車燃油經(jīng)濟(jì)性的核心指標(biāo)，反映到圖上就是等高線圖。

日前，奇瑞汽車最新開發(fā)的鯤鵬天擎發(fā)動(dòng)機(jī)在龍山試驗(yàn)中心成功點(diǎn)火，在多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和技術(shù)突破加持下，其最高熱效率達(dá)到了驚人的48%。未來，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)將服務(wù)于CDM7.0電混系統(tǒng)，在HEV、PHEV、REEV等多種動(dòng)力單元中都有廣泛應(yīng)用前景，并賦予整車更杰出的燃油經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)。

目前行業(yè)主流混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率都在45%左右，配合DHT電驅(qū)單元，在A-B級(jí)轎車上普遍能做到3-4L/100km的饋電油耗（WLTC循環(huán)），例如奇瑞風(fēng)云A8L、比亞迪秦L DM-i、吉利銀河A7 EM-i等。

雖說技術(shù)細(xì)節(jié)有差異，但這些主流大廠的混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)都是同一技術(shù)框架下的產(chǎn)物，在此背景下，各品牌同級(jí)別的車型的饋電油耗并不會(huì)有太大差距。例如，將曲軸皮帶輪系全部被取消，水泵、壓縮機(jī)等改為電驅(qū)，減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率損耗；再比如通過可變氣門正時(shí)系統(tǒng)調(diào)節(jié)凸輪相位，實(shí)現(xiàn)更高膨脹比，從而提高燃燒效率。

發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)沒有皮帶輪系

而奇瑞這臺(tái)鯤鵬天擎發(fā)動(dòng)機(jī)做到了48%的超高熱效率，最核心的要素是其在基本設(shè)計(jì)框架上實(shí)現(xiàn)了革命性突破。

缸蓋有凸輪相位調(diào)節(jié)器

對(duì)于如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的/壓縮比/膨脹比，目前主流的思路是通過調(diào)節(jié)凸輪相位讓進(jìn)氣門早關(guān)或晚關(guān)，從而在幾何壓縮比/膨脹比不變的情況下，讓有效膨脹比大于有效壓縮比，也就是我們經(jīng)常聽到的阿特金森循環(huán)（自吸）、米勒循環(huán)（帶T）。不過，這種方式畢竟沒有真正改變活塞運(yùn)動(dòng)行程，屬于取巧。

26:1超高膨脹比

而這臺(tái)鯤鵬天擎發(fā)動(dòng)機(jī)通過雙曲三聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了活塞行程的高度可控，從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)幾何壓縮比/膨脹比能夠更精準(zhǔn)控制，再搭配VGT可變幾何截面渦輪增壓器和可變氣門正時(shí)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)氣量的精準(zhǔn)控制，使得整機(jī)最高膨脹比達(dá)到了26:1，這個(gè)數(shù)據(jù)是目前主流混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍。

曲軸箱側(cè)面有復(fù)雜的連桿系統(tǒng)

而從機(jī)體下方我們也能看得出來，其曲軸箱側(cè)面確實(shí)有非常明顯的凸起，說明其內(nèi)部確實(shí)有復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)，用于控制不同沖程下的活塞運(yùn)動(dòng)行程。

雙曲軸機(jī)構(gòu)（日產(chǎn)VC-Turbo）

可以大膽猜測一下，如果只通過氣門早關(guān)實(shí)現(xiàn)的米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹比是13:1的話，那么在進(jìn)氣相位不變的前提下，發(fā)動(dòng)機(jī)做功沖程活塞向下的幾何行程需要是原來的兩倍，才能做到26:1的膨脹比。這樣的高膨脹比意味著汽油燃燒產(chǎn)生的膨脹動(dòng)能可以得到更充分的利用，即便是氣缸壓力已經(jīng)較低的尾段動(dòng)力。當(dāng)然，這樣的運(yùn)行工況也必然會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，預(yù)計(jì)達(dá)到最高熱效率的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也會(huì)大幅降低（目前主流是2500-3000rpm），且低轉(zhuǎn)速工況的功率/扭矩也不會(huì)太高，主要還是用于輔助驅(qū)動(dòng)和發(fā)電。

日產(chǎn)天籟2.0T+CVT

值得一提的是，日產(chǎn)汽車那臺(tái)VC-Turbo 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)也有類似的雙曲軸方案，也是通過改變活塞行程實(shí)現(xiàn)可變壓縮比，但其最高壓縮比只做到了14:1，猜測最核心的原因是這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)主要還是為油車服務(wù)，過分強(qiáng)調(diào)高壓縮比會(huì)削弱整機(jī)性能，特別是低轉(zhuǎn)速的扭矩，這對(duì)沒電機(jī)輔助的日產(chǎn)天籟、英菲尼迪QX6060是沒法接受的。

全速域理論空燃比

除了上述技術(shù)創(chuàng)新外，這臺(tái)鯤鵬天擎發(fā)動(dòng)機(jī)通過第七代智效燃燒系統(tǒng)（i-HEC）實(shí)現(xiàn)了λ=1空燃比控制，即，對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，其空氣/汽油的混合比例為理論最佳值14.7:1，且是全速域達(dá)到該理論值。既不需要過濃混合氣來保障高功率輸出，也不擔(dān)心稀薄燃燒帶來的氮氧化合物排放問題。

35% EGR率

為了實(shí)現(xiàn)這一指標(biāo)，奇瑞為其配備了電驅(qū)水冷式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，廢氣在經(jīng)過熱交換器冷卻后可以回流至進(jìn)氣歧管，并于新鮮空氣混合后再次進(jìn)入燃燒室燃燒，低溫混合汽讓EGR能順利提高到35%，既有效降低氣缸燃燒溫度，提升燃料利用率，也減少了污染物排放。

寫在最后：

奇瑞汽車這臺(tái)鯤鵬天擎首次將混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提高到了48%，這其中既有多項(xiàng)技術(shù)突破帶來的燃效提升，而更重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路的轉(zhuǎn)變，原本以全速域動(dòng)力輸出為中心的設(shè)計(jì)邏輯，已經(jīng)不符合電混車的訴求，并要求配氣、正時(shí)、冷卻等多個(gè)模塊都全面轉(zhuǎn)向?yàn)樘嵘加徒?jīng)濟(jì)性服務(wù)。

未來，更高的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，如今不光是用戶關(guān)注的重點(diǎn)，同時(shí)也是各大廠商的“必修課”。