去年上海车展,奇瑞展台,全新鲲鹏动力发布。
在这里程碑的一年,正如上海车展的主题一样,拥抱变化,成为所有车企的主旋律。汽车要拥抱智能化的改变,动力要拥抱电气化的改变,而同样市场,要拥抱国产品牌引领技术革命的改变。
在这样一个大背景下,奇瑞作为国内首屈一指的发动机老大哥,同样蓄力多年后发布了自己具有里程碑意义的鲲鹏动力品牌,其中最令人振奋的,就是奇瑞旗下电气化深度混动架构鲲鹏DHT,堪称国产油车进击的典范。
动力4.0时代,为什么是现在?
经历了新能源政策退坡,新势力洗牌,以及新格局雏形形成,汽车界,后者说汽车动力届经历了一番百年未有之动荡,真正开启了诸侯混战的局面。这个新时代的开启同样夯实了几个主要的局面:1.动力多元化将是目前直到2050年的主旋律。2.传统汽车大佬在经历了以往相互竞争的格局后,迎来被颠覆的最危机的时代,汽车品牌的重组与消费者认知的重构将是这轮竞争的主旋律,任何一家汽车厂商都应该做这场混战中的新势力,拿出全新的产品设计思路以及技术水平。3.电气化是动力系统的主旋律,新四化是汽车的主旋律,移动空间将颠覆传统汽车出行的概念,而动力系统将丢失传统唯一核心地位,未来一定是配合移动空间的存在。
在这场战国纷争格局中,国内汽车巨头相继涅槃重生,吉利、长城等已经率先拿出自己的技术路线以及新的品牌定位。而“老学校”理工男奇瑞也可以说赶在浪潮尾端发布自己的全新战略规划,虽说有一点点慢人一步的感觉,但也符合其老派沉稳扎实的行事风格。
上海车展后的未来30年,关键时代的关键点
本次发布的4.0战略,是奇瑞布局智能电动化的核心整体技术架构,全称为“奇瑞4.0时代全域动力架构”。同时奇瑞官方也清晰地表示:“这套动力架构是奇瑞24年潜心研究的结晶,涵盖了未来主流动力形式的全领域专业动力解决方案,包含燃油、混动、纯电及氢动力多种能源形式,可满足用户所有的出行场景。” 也就是说,在未来这30年中,奇瑞在任何一条赛道上都不会放松警惕,而正是这30年,不会以某一种动力方式为主体,多元的技术路线会充分留给任何企业、任何技术团队最大的操作空间,结果将留给市场和消费者。当然,按目前的消费趋势来看,纯电和混动仍是发展主流,也是国家《规划2.0》的主体路线。在这个路线上奇瑞以燃油车“老玩家”的身份入场,以不同的思路代表燃油车进行回应,可以说几乎不计成本的将技术压缩到瑞虎8PLUS PHEV的这套鲲鹏DHT中。
高效燃烧技术路线-目标玛莎拉蒂
奇瑞是国内公认的发动机技术“学霸”,是第一个提出发动机终身质保的厂家,是出口能力最强的车企之一,也是业内少有的联手飞机发动机开发的企业,得以“技术奇瑞”的美称。但是在汽车的发动机技术上,往往会有这样的感觉,奇瑞的新词汇并不多,纸面的热效率并不高,然而口碑确是最好的,这里会有一个营销与口碑的平衡,同时也是纸面技术与实际开发的差距。要知道在传统发动机中,全局MAP是一个非常重要的技术特征,也就是说往往在某一点的技术突破会写进在整机的技术列表中,但是在实际应用里可能极少运行这个工况,这是整个动力总成(发动机+变速箱+整车控制策略)的复合结果。这个结果如何评价,就自然扯出了测试循环的问题(当前国内的NEDC循环全部向WLTC和RDE循环转换)。换句话说,宣称的车,和你开到的车不能说完全一样。所以在燃烧系统的好坏最核心的并不是技术的一味堆砌,而是燃烧系统的设计以及控制策略的开发,最终体现在产品上的均衡。往往我们看到两田的油耗低,欧系、美系车的动力足,就是工程师在这个方面提出的设计思路以及应用到ECU的控制策略。奇瑞在设计整个发动机的过程里,看得出并没有一味的追求技术的堆叠,而是扎实的将每个工况区域设计到最佳,达到均衡的理念。
回到发动机本身的热效率,是否说技术的堆叠或者说峰值热效率没有意义呢?答案是否定的。从一方面来讲,在传统MAP区间上,很多技术的开发就是为了灵活的适应不同的工况环境,比如VVT,比如VCR等等,这样的技术存在的意义就是适配燃烧系统达到最好的燃烧效果,从而提高热效率。往往最高热效率并没有提升很多,但是整体的高效区间变大了,动力平台变宽了,体验也就更加优秀。另一方面天花板的存在意味着是否存在技术瓶颈,也就是说一台峰值热效率,或者峰值扭矩高的车并不能代表其实际油耗和加速性能优越,但是如果没有这些技术储备,连优秀的资格都不存在。所以两方面的加持使得一直以来,国产汽车厂商的发动机设计能力强如奇瑞,也不能冲进世界发动机设计前列。然而,一个伟大的转折点诞生了,就是电气化的到来。不同于往往我们理解到的纯电,混动车利用电机缩小发动机的运行范围,其意义远比任何消费者、车评人所能理解的要大得多。应该说电气化真正帮助发动机重新焕发生机,也让国内一众主机厂找回自信,可以拿到世界顶尖动力系统豪强中去搏一搏。
在上海车展的发布会中,奇瑞汽车股份有限公司总经理助理、奇瑞动力系统技术中心执行总监古春山对奇瑞动力核心燃烧系统架构进行了一个比较清晰的说明,并对整个技术路线进行了一个三段划分。这个划分直接给出了鲲鹏动力的未来发展方向,也在技术领域给出了比较直截了当的方案说明。首先,在过去的时间里,通过利用缸内直喷、增压将热效率优化到38%左右,可以对标奥迪大众的欧系车路线,并配以P0的48V轻混,这个技术路线可以说是欧系、美系的主要技术路线了。48V混动系统所带电机扭矩并不大,并且参与感也并不强,在启停阶段有微弱的油耗改善,比较明显的还是全系电气化设备更新以及加速阶段辅助等动力性提升。从今年开始,很明显这条路子被奇瑞舍弃了,以超深度的米勒/阿特金森循环(目测压缩比>13)加以冷却EGR的深混目标,是对标日系车来做的,也是目前主流国产主机厂的主流技术路线。四年后的25年开始,稀薄燃烧为主体的超高效燃烧系统将会陆续搭载,一个明显的标志预燃烧室系统(Pre-Chamber)出现了。
玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机
玛莎拉蒂预燃烧室(Pre Chamber)
Pre-Chamber在以前的文章中有所提及,率先量产的车型就是玛莎拉蒂的自研发动机回归之作—Nettuno海神发动机。这一技术原本就是从F1技术下放到乘用车技术领域,在业内也是非常先进的概念性技术。虽然零部件供应商已有产品级别零部件进行供应,但是强如玛莎拉蒂的发动机首秀,也未能脱离传统火花塞的辅助。这从侧面说明即便是意大利动力大师仍未完全吃透这项技术。稀薄燃烧搭配深度混动的应用必将是未来多家主机厂的关键作战领域。在先前发布的日产E-power技术路线上,明确指出高能点火搭配高滚流的技术方案为其实现50%热效率的终极方式。而奇瑞本次发布会给出的预混燃烧室的信号,明显是冲着中国技术引领者的方向去的,在满足排放、油耗法规的同时,动力性也将会是奇瑞追逐的目标。
精密均衡,全球唯一的混动架构
汽车在众多使用场景中,其动力系统面临多种复杂、艰难的挑战。特别是在我国的路况中,人民日益增长的用车需求不仅仅包含了日系拥堵的城市工况省油能力,同时也包含了对欧美肌肉车的向往。这就使得车企需要在多种选择中作取舍。在工程设计中,好就是好,坏就是坏,这就导致很多厂商无奈的利用车型分系代替技术的集成,把一辆车变成多辆车,把生活需求割裂成多个场景。但是人们并没有配备多个车库,也没有那么多为车服务的条件,没有那么多“第二辆车”的能力,这就导致在第一辆车选购的时候,“偏科”的车很多,全能的车有限。作为“技术”直男的奇瑞当然不允许这种情况的发生,遵循均衡的理念,鲲鹏DHT应运而生。
其中最复杂的,也是鲲鹏DHT整套混动架构的核心所在,就是这套双电机多模混动专用变速箱。从目前已有的资料可以看出,这套变速箱集成了双离合联动双电机同时输出功,最大的特点是复杂、平顺以及适配多样,可以多个来源整合动力,最后输出稳定平顺的输出动力。其中双电机双驱的设计使得双电机不是简单的一机充电一机动力,而是可以联合驱动。类似i-mmd系统配备离合器的感觉。
双电机多模混动专用变速箱(DHT)
在复合传动系统中,以往被忽略不计的电机效率也被考虑进来。即使电动车也一样,电机的驱动效率虽然在全局都非常高,但其波动方差还是比较大的。也就是说在个别区域仍存在低效区,而这个区域在一开始就可以被设计选取,但不能兼顾所有工况。一方面这也是纯电车没有混动车在高速,大扭矩表现好的原因,另一方面也是其适合城市低速启停工况的优点所在。混动的意义,则是选取发动机以及电机的所有长处,双电机直驱就是这样一个设计,利用两个电机将扭矩需求降低到传动高效区间上,再配以双离合将发动机调校到中高速区间,低速完全由电机负责,整套系统的最高传动效率可以达到97.6%,NEDC工况平均效率也可以达到90%,而电机的峰值效率可以达到97%。。多级电机的介入会使得电、油的切换非常平顺,达到介于增程、纯电与传统离合器之间的水平。这种使用体验在使用过程里可能更加不会被察觉,毕竟在中高速的情况下发动机的介入,急加速三电机全部发力时,动力的爆发感会远远掩盖住离合器的换挡。
传统电机传动效率分布图
另一方面,针对双电机的联合直驱来讲,这套复杂的构架对车企的研发能力有很高的要求,需要在ECU、发动机、变速箱全部的自研可控,不然复杂的程度会成为整车的负担。而奇瑞在变速箱以及发动机、控制系统的技术积累使得其完全有能力胜任该系统的设计,并且一旦这套系统诞生,想象空间巨大,目前的1.5T发动机还不足以体现架构的最高水准,4年后的第三阶段很难想象完全体可以释放到什么程度。
除了DHT,这套系统还在后轴配备了单电机组成四驱系统。三个电机,一个发动机,配备DHT的变速箱,这就使得其动力选择非常丰富,在任何工况都可以选择最佳配比,提供油耗以及动力需求, 通过9种工作模式,11个组合挡位实现深度混动,配以TSD双轴驱动带来超平顺的驾驶体验。
鲲鹏DHT三电机四驱架构
秒杀豪华中型SUV的性能表现,DM-i+P
鲲鹏DHT发布同时公布了全新的2.0T燃油动力,但是混动系统并没有激进的提供2.0T发动机+三电机的版本,而是由1.5T涡轮增压发动机+前双电机+后单电机组合而成。双电机DHT总成可以达到510NM的输入扭矩,而三电机综合峰值扭矩则直接拉到了735Nm,百公里加速仅为4.9秒,整箱扭矩密度达到了35N·m/kg。目测未来搭载2.0T版本的混动系统峰值扭矩将直逼900Nm。这个数字是非常恐怖的,我们简单的对比几个当前在售BBA的主力中型SUV,可以明显发现这套鲲鹏DHT具有绝对的动力优势,要知道这几款豪华SUV作为在华销售主力,当前售价都在40W以上。
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此外,从之前曝光的热效率云图中,其峰值热效率并不高,这应该是兼顾了高速发动机直驱的油耗扭矩。该发动机目前是电喷状态,未来搭载双喷、继续提高压缩比会有更好的性能表现,也就是说,现在的瑞虎8 PHEV版本并不是完全体。油耗方面虽然没有DM-i那样以电为主的城市油耗那么惊人,但也同样达到了百公里5L油的目标。目前还没有很多的实车测试,但单单从热效率分布以及混动架构来看,其混动策略不会像DM-i一样将更多的工况利用电控放到增程区间,如前文所提,均衡是这辆车的最大特点,牺牲了一点点油耗带来的是高速的油耗均衡,以及全域非常亮眼的动力表现,可以说是DM-i+P的混合体。现在对这种配置的唯一担忧就是复杂的混动架构是否会对可靠性产生威胁,至于发动机则不会有太多担心。
混动专用发动机热效率云图
写在最后
综合看来,这套混动系统的动力表现非常亮眼,并且兼顾了不俗的油耗表现,性能上是直逼豪华主力车的存在。21年着实是国产全面发力的一年,同时我们也可以看到,技术保留也是有的,后面的产品会越来越精彩,并且在未来关键技术上,国产研究院已经开始对标全球顶级开发部门,逐渐站在同一起跑线上解决世界难题。这套鲲鹏DHT结构的复杂以及对控制的要求仍是最大隐患,希望实车可以经历市场的检验,在质量、可靠性上同样赶超对手。