鲲鹏动力的进化之路——奇瑞汽车

　　奇瑞在本次中国汽车动力技术大会上对其ACTECO动力总成公司旗下主流动力系统进行了大量的技术揭秘，同时也纰漏了关于鲲鹏动力在内的多个关键技术细节。多款动力系统潜力巨大，值得期待。

　　混动架构，电气能力以及专用发动机热效率是主要技术方向

　　跨过P0 48V，混合动力的深水区是奇瑞未来的主要发展方向。目前多数的第一代PHEV系统，主要基于CVT的P2方案，而下一代PHEV系统（鲲鹏动力），则是基于DHT高压电气混合系统（电压高达300V+），而三代PHEV主要基于DHT超高压（700V+）的深度混合系统，在节油率方面将巨幅提升，预计可以达到80%-90%。

　　另一方面，当前的轻混发动机利用米勒/阿特金森循环以及高压缩比可以做到38%热效率，而随着PHEV架构的不断提升，混动策略的深化，发动机利用如低压冷却EGR技术提升到41%，未来利用超高压缩比以及高能点火、超长冲程将热效率提升到44%-45%。

　　鲲鹏动力的秘籍

　　作为一台纯油的发动机，提升整机能力的主要方法是利用长冲程+米勒循环+高压缩比的技术路线。重新设计燃烧系统，长冲程+米勒循环虽然在缸内流场上的建立相比阿特金森循环困难，但在整机热效率以及动力性方面提升不少。这就是为什么在燃烧系统i-HEC II的设计中，流场构建尤为重要。除此之外，热管理系统，快速响应增压系统以及低摩擦技术可以保证燃烧系统在各个工况上的良好运行，拓宽高效区间。

　　燃烧系统的要求，高强度滚流进气系统，以鱼肚型气道在提高滚流的基础上保障流量系数；（滚流比1.6），设置燃烧室进气凸台mask，提高低气门升程下的滚流比；配备滚流保持型活塞，提高火花塞点火时刻的湍动能。

　　此外，长冲程的燃烧架构以及低面容比的燃烧室，尽可能利用循环功能转化降低热损，保证热效率。可以看到湍动能在上止点附近提升了38%，并且通过优化喷雾——壁面的相互作用关系，重新设计喷油器油束以及布局，从而显著降低湿壁现象，减少机油稀释的发生。与本田地球梦与丰田Dynamic Force相比，燃烧系统的核心理念略有相同，但是在喷雾——气流的作用方面并没有借鉴侧置的方案，预估在燃烧速度方面有所牺牲，但是在机油稀释等方面可以做到更好，另一方面增压的需求也制约了其同“两田”燃烧系统的相似设计。

　　热管理方面该发动机利用IEM、电子离合水泵以及电子节温器等技术，优先提升缸盖温度，在暖机过程里促进喷雾快速蒸发，相比上一代使得暖机时间缩短了30%。要知道大部分排放，特别是颗粒物排放以及没有三元催化作用的未燃混合物，都是在暖机、怠速区间产生的。一方面热管理系统缩短了发动机稳定燃烧的过程，更重要的是可以大幅度减少污染物的排放。

　　而在高温工况，通过优先冷却排气侧缸盖以及缸间开槽，缸体的最高温度可以得到有效遏制，从而在爆震、超级爆震等极端燃烧情况得到了充分优化，可以不去大幅牺牲点火角从而降低热效率，同时也保证了整机寿命。

　　除了对油耗的优化，动力性方面利用轻度米勒循环配备小涡轮的设计，最大程度地提升缸内爆发扭矩和增压建立速度。在曲柄连杆机构、配气正时，润滑系统以及附件系统方面，利用诸如增加涂层、可变机油泵等措施进一步降低摩擦损耗，使得2000rpm整体摩擦功控制在0.52bar。

　　总体性能表现上，升功率可以达到96kW/L，最大热效率达到38%，同时在扭矩相应与热效率MAP图上可以看到这款发动机得益于米勒循环的加持，在传统低速低效区也有不错的热效率表现，并且扭矩平台期也不会太晚。利用350bar喷射压力，颗粒物可以降低80%以上，特别在低负荷区间其降低效果也是非常明显的。同时利用油-气-壁的相互作用优化，解决了机油稀释的问题，走出一条日系高效+欧美动力的综合路线。此外NVH性能、发动机重量也得到了优化，整体油耗性能指数比较亮眼。总的来说，这套2.0TGDI实现了由高增压直喷向高压缩比的转变，从而实现在保证高效的同时兼顾动力的需求，并大幅度解决了机油稀释的问题。

　　混动专用发动机

　　奇瑞鲲鹏动力的混动专用发动机主要利用了压缩比13的米勒循环，110mJ的高能点火系统以及低压水冷EGR技术，配备低面容比高滚流气道以及低摩擦技术（无轮系，0.4bar），将原有2.0TGDI的燃烧系统效率进一步提升。其中滚流气道通过对气道形状、燃烧室形状以及活塞形状进行重新设计，进一步提高滚流强度。而其中EGR技术得到特别重视，EGR率可以达到25%，并针对EGR技术提供了一系列控制策略，例如EGR的动态控制，诊断和自学习系统，配备高能点火系统在稳定燃烧的同时尽可能降低燃烧温度，节能减排。

　　抗爆方面主要针对温度进行优化，利用缸体开槽、优化缸盖水套对排气侧以及缸体进行极限温度的温控，在活塞顶内设内冷油道，壁面远端热点造成超级爆震，并在排气门中设置中空设计，降低排气侧缸内混合气温度。

　　由于米勒循环和EGR应用，增压器需要匹配更高的压比（3.0+）。

　　整体来看，有效万有特性图中最大热效率超过了40%，达到了40.6%左右，并可以看到有较大的运行区间。而相比纯油发动机，混动专用发动机的冷却效率损失，以及机械损耗泵气损失都得到了很好的抑制，得益于混合动力控制策略的架构，在实际运行中可以更好地突出40%热效率的优势。 DHT变速箱

　　本次技术大会奇瑞同样给出了双电机方案。双电机由一个ISG与一个驱动电机组成，以60+80kw的功率组合，170+160Nm的扭矩组合组成。其中驱动电机可以高达12000rpm。而之前传闻的9种工作模式在本次技术大会上也给出了详细解读，其主要工作特点是EM1/2电机，可以分别单驱以及双驱，并与发动机联动混合驱动。

　　在制动方面可以利用电驱回收以及发动机辅助制动技术联合进行制动。多机联合混合动力，特别是特有的双电机共同驱动机制可以更好地发挥协同效率最大化，相对于单电机，在效率上也同样占有很高优势。对比其他DHT的多挡位选择，多电机辅助可以在某种程度上弥补挡位的摩擦顿挫，并更好地优化传输效率，以控补率。该总成最终可以实现510Nm的最大输出扭矩非常亮眼，不到5L的油耗实现了动力经济的最佳平衡，在国产车混动平台中独一挡的存在。

　　在混动方面的布局，奇瑞做得也非常详细。相比于竞争对手，说实话奇瑞这台混动专用动力发力的有些晚。但是米勒/阿特金森循环+低压冷却EGR的技术方案虽然还可以再打一阵，但目前大家都在全力角逐45%至50%热效率发动机的终极形态。这方面奇瑞早前在上海车展期间给出了未来启用Pre-chamber的计划。

　　在本次大会上，主动预燃室+超稀薄燃烧以及被动预燃室的联合开发在2025年后被提上应用日程，非常值得期待。简单对比一下主被动预燃室的优缺点，目前唯一商用产品化的只有玛莎拉蒂海神发动机的被动预燃室，而被动方案成本较低，并且有很好的快速燃烧的能力，可以说是比较成熟的应用，但是在发动机燃烧系统中的引用还明显不足，需要依靠火花塞以及复杂优良的油气混合条件，未来很有可能就是按照玛莎拉蒂这套系统的操作方式进行设计，成本肯定不低。

　　而主动预燃室搭配小的喷油器，成本更高，但是局部过浓的燃烧使得排放成为一大问题。不过稀薄燃烧后可观的燃烧效率是一大亮点。两种技术路线的组合使得奇瑞在未来超高效燃烧方面有足够的技术储备。混动架构方面，多组动力的DHT+多排量的混动专用发动机与90-150kw电后桥+不同功率的动力电池组成了清晰的混动架构方案。

　　总的来看，鲲鹏动力在纯油和混动两条路线同时发力，并且布局了未来的超高效技术路线，虽然目前产品发布稍晚，但后续可期。特别是特有的多电机控制方案以及平衡动力的燃烧系统设计，使得产品的均衡性很好。