DM3.0系統無需「柴油機」-換代版預計會用兩類特殊汽油機
假設:
- 唐DM使用柴油發動機作為輔助動力元,車輛的性能與油耗表現是否會更理想?
這是個有趣的問題,不過不客氣的說應當是「只能困擾不夠了解內燃機與電機特點的司機」。之所以這么定論的原因是高性能汽車普遍不是柴油動力,降低等效油耗的正確方式也并不是如何使用內燃機,或者使用壽命類型的內燃機——如何降低內燃機參與運行的時間,控制內燃機的運行轉速才是DM系統需要考慮的問題,玩“熱機”那是油電混合汽車才需要考慮的問題哦。
核心問題1
DM3.0換用柴油機能否提升性能?
也許大部分汽車用戶都認為柴油機的動力更強,因其“低扭爆發力”比汽油機理想,那么如果DM系統換裝柴油內燃機會不會有更強的加速能力呢?答案絕對是否定的,不能否認存在極少數低轉速爆發力優于汽油機的柴油機,但也只是極少數。
比如上柴π2.0T動力儲備達到160kw/480N·m,進口福特Ranger(尚未引入的新款)用的2.0T有超500N·m的扭矩,看似要比汽油機理想的多。但是巨大多數2.5T-3.0T的主流柴機,其最大扭矩會低至≤300N·m的范圍內,小小的扭矩會讓功率低至100kw左右,這要比主流的1.5T直噴汽油機還要遜色,這才是柴油發動機的真實水平。
知識點:扭矩×轉速÷9549×1.36=馬力,相同轉速輸出扭矩越大馬力才能越大,馬力大則加速性能強。主流中大排量柴油機的扭矩還不如≤2.0T的汽油機,尤其是具備節油優勢的米勒循環驍云1.5T發動機都有「136kw/288N·m(1500~3700rpm)」的動力儲備,還要什么柴油機呢?
而且柴油機的真正節油基礎不是低轉扭矩如何大,而是限制了轉速的極限;汽油機的轉速可以達到7000rpm,但是柴油機接近4000rpm就算高轉速了。轉速越高單位時間(1min)的噴油頻率越高,耗油量當然會更大;所以限制了轉速就等于限制了油耗增長的空間,但扭矩和轉速相乘得出的是馬力,那么限制轉速也就等于限制了功率與馬力。
其實柴油動力汽車在中高速區間的加速能力是很差的,中低轉速范圍在扭矩大于汽油機時才有優勢,反之相同與耕地都沒有任何優勢可言,只是能夠以柴油自身的特點起到相對節油的效果罷了。
核心問題2
DM3.0換裝柴油機能否更節油?
理論上確實能夠做到降低油耗,但這不是DM3.0的正確升級方式;因為汽油機的熱效率高標準也不過40%左右,柴油機可以達到50%左右的高標準。其概念是燃燒產生的熱能只能在最佳效率(極窄的轉速范圍內),有效利用四到五成,剩下都被浪費掉了。所以不論內燃機如何折騰,動力損耗都是非常大的。
那么對于插電混動汽車而言,最理想的方式是不是盡量不用內燃機,或者讓內燃機盡量以“定速巡航”的定轉速模式運行呢?這是降低油耗的最佳方式了吧。
【電機】的動力轉化方式比較特殊,電流輸入到電機繞組(電磁線圈)會形成電磁場,與永磁體的磁極互斥即可推動轉子運轉;運行中不受溫度和氧氣的影響,轉子懸浮固定也不用擔心磨損和動力損耗,所以比亞迪的永磁同步電機轉化效率極高,120kw機型最高達到97%,也就是損耗只有3%而已。
內燃機在轉速大范圍波動的狀態下,平均熱效率能達到30%多就算不錯,電機會是內燃機的3倍左右;換個角度理解就是用電機驅動可以減少⅔的能耗,一升油等于三度電——假設唐DM用燃油驅動也要達到4.3秒的破百成績,并且以相同的激進的風格去駕駛這臺2.4噸的SUV,油耗總會在30-50L/100km之間,然而以電機作為主要動力元之后,平均油耗低至不足10L/100km,這才節油的正確方式。
重點1:使用電機驅動,內燃機作為輔助動力元之后;內燃機用柴油機可以讓正常代步時的耗油量更低,但標準怕也只是低1-2L/100km罷了。然而同時高速的加速能力也會變弱,想要有相同的加速能力就得拉升電機和內燃機的雙重轉速,此時油耗和電耗同步升高,平均油耗反而不見得能降低,除非降低對性能的要求標準。
重中之重是唐DM在日常通勤時是基本用不到內燃機的,因為有NEDC100公里的純電續航,滿足絕大多數用戶的日常代步已經沒有問題了。所以柴油機在這個平臺上發揮不到節油優勢,只能在高速區間拖后腿,還有換用的必要性嗎?
重點2:柴油機的優勢是低轉速扭矩爆發力強,但再強也強不過電動機。因為柴油機也需要把轉速拉升到1500轉左右(優秀標準)才能輸出最大扭矩,但是電機起步第一轉即可爆發最大扭矩,原因在于電機最大扭矩需要的是最大的電流,動力電池起步瞬間即可輸入最大電流,是電流的傳輸速度僅次于光速,所以扭矩反饋不能更直接了。
這就是DM系統完全沒有必要使用柴油機的原因,比亞迪只有商用車才有用柴油機,而且這種機器只是作為客車的增程器使用而已。
預測:DMp換代系統預計仍會保留并聯式插電混動,也就是DM3.0的高性能混動平臺。不過BSG發電啟動一體機的功率也許會提升,或者通過三擎四驅系統增加一個運行模式-「BSG+P3電機發電增程·P4后驅」,至此該系統可以實現油電混合全時四驅、增程駕駛后輪驅動以及純電行駛的三種模式,油耗是會更低的。
因為內燃機可以選擇存在轉速波動的輔助驅動,也可以選擇定轉速發電的增程模式,至此DM系統具備所有量產混動汽車的運行模式——內燃機再換裝節油的米勒循環1.5T/2.0T,油耗會低于絕大多數柴油小微型汽車。
編輯:天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發布
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