问界M9增程式发动机技术初探

锐引擎嗡嗡 2024-04-03 08:38:38

关于问界M9的话题目前非常热闹,不过其搭载的增程式发动机很少有人关注,这么一台高话题感的车怎么能做到动力系统的关键角色默默无闻的?我猜可能是目前宣传的重点都在智能化和电动化,即使是增程式技术,发动机也是尽量不要提,提了好像就是传统车企了。

其实,很大程度上增程式技术的关键技术还真的是在发动机上。今天我们一起来看一下这个增程式发动机有啥技术含量。

问界 M9 增程版搭载了一台代号为 H15RT 的四缸涡轮增压1.5T 发动机和双电机组成的混合动力系统。这台1.5T增程式专用发动机由小康动力专门为问界开发,其发动机最大功率为 112kW。

其实这台增程式发动机M7也在用,是目前问界车型通用的一套比较成熟的增程器。这台增程式发动机也很有特点:

提升效率的技术配置直接拉满,其他技术配置以成熟可靠为目标。

1.深度米勒循环燃烧系统

这台发动机采用了深度米勒循环燃烧系统,米勒循环的重点在于进气门早关实现膨胀比比压缩比大的燃烧方式,从而提高热效率。也就是由于进气门要关,实际的压缩冲程的压缩比是小于物理结构的压缩比的,而当膨胀做工冲程时候,物理结构的压缩比被充分利用,所以米勒循环的物理结构压缩比普遍做的比较高高,而不用担心爆震的问题(下图是一个米勒循环和传统奥拓循环的差异对比图)。

这台M9上使用的1.5T发动机所谓的深度米勒循环就是采用了非常高的物理压缩比15:1的米勒循环来实现更高的热效率。

2.中置油压控制阀的单VVT设计

深度米勒循环的进气门早关策略需要可变气门正时系统VVT来匹配,对可变气门正时系统的调节角度范围和速度都有比较高的要求。这台1.5T采用了进气侧中置油压控制阀的单VVT设置(下图可以看到中置油压控制阀),相比传统的侧置油压控制阀设计中置油压控制阀调节范围大,控制响应更快。

不过,同时也看到这台发动机并未像传统动力发动机一样采用流行的进排双VVT设计,这应该主要是增程式专用发动机不用考虑太多工况,排气VVT在高转速下对性能的贡献对于增程式发动机没有意义。

3.EGR废气再循环系统

这台发动机在燃烧系统上的另外一个技术配置是EGR废气再循环系统,也就是把部分燃烧的废气经过冷却后重新引入气缸。废气中没有氧气,不会直接参与燃烧过程,但是废气的引入可以抑制爆震倾向,也会在低负荷降低泵气损失,是一种非常有效的提升热效率的技术方案(下图是一个EGR废气再循环系统的工作示意图)。

问界的这台1.5T的EGR系统最多可以实现30% 的EGR率,这几乎是可以继续保持稳定燃烧的极限了,可见在提升效率方面这台发动机的技术方案还是比较激进的。下图箭头所指就是问界1.5T的EGR系统,可以看到从涡轮后端催化器前的排气管上引出管路将废气经过冷却后重新进入气缸。

4.无前端皮带的设计

这台1.5T为了降低摩擦,才用的无前端皮带的设计(下图可以看到无前端皮带的设计)。传统发动机上前端皮带一般用来驱动水泵,发电机和空调压缩机。对于增程式混合动力驱动系统来讲,完全不需要发动机前端的发电机了,空调压缩机也可以直接电驱动,那就只剩下水泵需要考虑了。这台1.5T采用了电子水泵技术,所以传统的前端皮带系统完全不需要了,可以降低摩擦阻力,提高发动机效率。

5.气道喷射

这台发动机采用了比较保守的气道喷射技术,并没有采用直喷。这一般被认为是比较保守的设计,不过也反映了工程师对这台专用发动机的定位。直喷系统在高转速大负荷带来的性能优势对于增程式专用发动机没有实际意义,因为增程器的工况基本只在中等负荷高效率区域工作。而直喷系统带来的噪音和高压油泵的驱动阻力却是增程式发动机不想要的。因此,看起来更落后的气道喷射技术反而成了比较理想的技术选择。同时,气道喷射不会像直喷系统产生颗粒物排放,这就不需要考虑颗粒捕集器了,排气系统更简单可靠,成本也低。

6.铸铁缸体

这台1.5T采用的铸铁缸体也是一个很有意思的方案。和铝缸体相比,铸铁缸体的优势是稳定可靠,劣势是重量大。选择铸铁缸体的原因应该是小康动力拥有非常成熟的铁缸体铸造加工能力,这样可以最大化的发挥自己的资源和成本优势。

总结:

问界的这台1.5T增程式发动机的技术方案选择很有特点,能为增程器效率提升做贡献的技术基本上都用了,其他技术则使用了成熟甚至保守的方案。这台发动机不是动力系统的主角,它只需要稳定高效的发挥其能量转化方面的优势即可,其他的全部交给电机来实现。这种策略应该是未来增程式发动机开发的主流思路。

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