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吉利都没搞定!长城做到了 4.6L油耗甚至比丰田低!

近日,长城正式发布了旗下柠檬平台DHT混动系统。作为国内SUV领军者,长城近年来在技术方面的突破有目共睹,柠檬平台、4N20平台发动机、9DCT变速箱等核心技术都迈入行业领先水准。
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其实以目前长城良好的销售势头和大批全新传统动力系统的陆续投放来看,长城怎么看都不是那一个急需扎身混动领域的车企,这又是为何?
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这事恐怕还得从2016由中国汽车工程学会牵头编制的《节能与新能源汽车技术路线图》(以下简称线路图1.0)说起,当时就确定了将来新能源车节能车的重要地位。
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而在今年10月份,由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会组织全行业1000余名专家历时一年半修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》(以下简称线路图2.0)发布,该“线路图”的发布进一步确定了新能源车和节能车的重要地位。
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按照《线路图2.0》规划,在未来15年内,传统汽油车将逐渐被节能车和新能源替代,到了2035年,国内乘用车市场将由节能车和新能源车平分“天下”,各占50%的份额,而传统的燃油汽油车也将退出历史舞台。
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另外按照《线路图2.0》的动力总成比例来看,未来节能车主要以HEV(强混)为主新能源车主要以纯电动车为主,到了2035年,两者的占比超过95%。而PHEV(插电混)和48V轻混主要起过渡作用。
在这样的背景之下,新能源车和节能车已经是车企绕不开的话题。而且对于众车企来讲,想要拥有美好的“前景”,发展HEV(强混)也迫在眉睫。
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有人可能好奇,为什么会选中混动系统,这恐怕还得从“咖啡法则”,《乘用车企业平均燃料消耗量核算办法》说起。
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按照线路图2.0,乘用车(含新能源,双积分)油耗到2025年要降至4.6L/100km,2030年降至3.2L/100km,而到了2035年则降至2.0L/100km
对于传统车企来说,这是一个严峻的考验,如果积分不达标就可能面临减产或停产的风险。所以降低燃油车油耗是当前车企的燃眉之急,而在其他条件不变的情况下,降低油耗的方法不外乎几种,降低排量、减少缸数或者提高发动机热效率
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但福克斯、英朗已经用惨痛的销量告诉大家小排量三缸机在国内基本行不通,抛开先天的抖动和噪音不说,小排量三缸机是否真的节油还要打上问号。
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有人可能跳出来反对,表示当前三缸机技术已经成熟,并且在欧洲就很受欢迎,只是国人对三缸机有偏见,所以卖不动。但他们可能不知道,欧洲和我们的国情不一样,当地主要以尺寸小,重量轻的小型车为主,这类车对动力要求本来就不高,小排量三缸机当然吃得消。
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但国内不一样,小型车基本卖不动,最好卖的是尺寸和重量更大的紧凑级车,如果这些车配上小排量三缸机,就是小马拉大车,体验不好不说,油耗也不一定低,甚至比同级四缸机更费油。
而且按照当前的发动机进展速度来看,不借助其它手段,车企想要通过三缸机在2025年就将燃油车平均油耗降至4.6L/100km,2030年降至3.2L/100km,根本不可能(难不成要出来0.6L的双杠机)。所以三缸机并不是长远之计,不过因为成本和时间方面的优势,并且用官方的测试方法确实能够降低一定的油耗,所以短期来看是个不错的缓兵之计。
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三缸发动机推出节奏
我们从近几年车企推三缸发动机的节奏,也可以看出,2015至2019年是三缸机的增长期,从最开始每年31款三缸车型上升到2019年的307款。但2019年达到峰值后,车企推三缸机的意愿就减弱了不少,到2020年只有82款车型。
当然将来三缸机配合电动机,组成混动系统,的确是一个不错的方案,但那又不是传统燃油车的范畴了。
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既然小排量三缸机行不通,那提高发动机热效率似乎成了降低油耗的最佳方案。
的确,通过阿特金斯循环、缸内直喷、电子泵、发动机管理系统、可变气门正时(VVT)、可变凸轮机构(VCS)等技术的运用,近年来发动机热效率提升确实很明显。
一些车企发动机热效率从前几年的34%左右提升到40%左右,比如丰田2.5L发动机、马自达压燃发动机、以及长城4N20平台的RY29发动机等,热效率均超过了40%。
理论上发动机热效率越高越省油,但是发动机热效率是随着发动机负荷变化而变化,其最高热效率只是在发动机状态最好的时候才会出现。
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我们以凯美瑞的2.5L发动机为例,只有当发动机转速在1800-2300rpm之间,扭矩在151-172N·m之间,功率在110-130kW之间,三个条件同时满足时,才接近41%的最高热效率。只要其中任何一个环节掉链子,热效率就达不到最高。
但汽车日常行驶的功率需求远比最佳区间低,而激烈驾驶或爬坡时转速和负荷又比最佳区间高,所以要让发动机长期处在最佳的工作区间并不容易。
而混动系统就起到了“削峰填谷”的作用,发动机最优工作功率高于路况需求功率时,多余功率通过电机转化为电能储存在电池中;低于路况需求功率时则由电机和发动机共同驱动车辆。这样一来,就可以让发动机始终保持在一个较好的工作区间。
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另外像丰田、本田、长城这种混动系统,其电机功率和电池容量本身足够大,不仅支持车辆在短时间内完全脱离发动机独立工作(纯电行驶,油耗为0),而且可以在必要时对动力进行补充。
所以对于混动系统的发动机来说,可以把重点放在提高发动机热效率上,而不需要像传统发动机那样还要兼顾其他工况。目前丰田、本田、长城混动系统均采用了阿特金斯循环发动机(膨胀比大于压缩比,做工行程更长,燃烧更充分,热效率显著提高,不过缺点是低转速时效率低、扭力较差,不太适合用在家用车上),在低转速时,电机的低转速高扭可以做一个很好的补充,让驾乘体验更好。
最后,混动系统还可以通过动能回收系统为电池充电,之后在用于驱动车辆。而传统的燃油车在下坡或减速制动时,动能则在刹车的过程中白白浪费掉。
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搭载了1.8L混动系统的卡罗拉,工信部油耗低至4L/100km,比传统燃油车低了近30%,效果相当明显,如果该混动系统将来配上一个1.5L三缸机,油耗就更低了。
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但需要注意的是,上文提到的混动特指强度混合系统(强混)。
因为广义的混动系统是指同时装备两种动力源—热动力源(由传统的汽油机和柴油机产生)与电动力源(电池与电机)的汽车。它根据电机的输出功率在整个系统输出功率所占的比重(就是常说的混合度)的不同,又可分为微混合动力系统、中混合动力系统、强度混合系统、插电式混合动力系统
不是所有混动都是好混动,这里重点说一下48V轻混系统和插电式混合动力系统。
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微混合动力系统:混合度一般在20%以下,该类混动通常在内燃机曲轴上加装皮带驱动起动电机(BSG),该电机是起动发电一体式电机,除了用于控制发动机的起动和停机外,还能够在制动和下坡工况下实现对部分能量的回收及在部分工况下的电机助力,常见的48V轻混系统就属于该系统。
48V轻混系统本质上是自动启停的升级版,通过更高的电压驱动更大功率的电机,使得自动启停系统工作的延时更短、顿挫感更小,同时解决了启停模式下车辆空调系统的能源提供问题,提升驾乘体验
所以和传统带自动启停的车型相比,48V轻混系统最明显的变化是在驾乘体验上,而非节油上。
当然因为自动启停的缘故,48V轻混系统理论上可以节省约10%的燃油,研究发现,发动机暖机起动所消耗的燃料大约相当于怠速运转0.7s所消耗的燃料。因此,只要车辆停止时间超过1s,关闭发动机就能有效降低油耗和排放。
48V轻混系统的优点在于成本低,技术要求不高,和三缸机一样,可以短期内降低一定油耗,是短期过渡的好方案。
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而且从《线路图2.0》的规划来看,48V轻混系统也是一个过渡的方案,其在2025年达到一个峰值后,便逐年降低,到2035年几乎被市场淘汰。
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插电式混合动力系统:插电混本来是一个理想的节油方案,但却被很多国产品牌玩坏了,粗暴了加上电机和大容量的电池,自重达2吨,标称百公里1.3L,实际油耗6-10L。有电是老虎没电就是猫,托那么重的车,实际油耗能低吗?
相比强混,插电混的电池容量要大不少,以卡罗拉为例,卡罗拉双擎的电池容量仅为1.591kWh,而卡罗拉双擎E+(插电混)的电池容量达到了10.5kwh,电池容量高了成本自然更高。
卡罗拉双擎的起步价为13.58万,仅比同配置的燃油版车型贵1.6万元左右,消费者能够接受;而卡罗拉双擎E+补贴后的起步价则为18.98万元,比双擎贵了整整6.4万元,比燃油版贵了近8万元。但实际油耗差别也不大,前者5.0L,后者3.5L,少了1.5L左右。
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所以从成本和油耗的综合角度考虑,强混比插电混更加符合国情,而且从《线路图2.0》也可以看出,插电混(PHEV)也只是起一个过渡作用,并且将插电混划分在新能源车领域。按照规划,插电混的占比在2030年达到峰值后,就逐渐降低,让位纯电动车型。
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聪明的车企自然之道混动(强混)的无限前(钱)景,但因为专利的封锁,混动领域长久被丰田一家独大。甚至业内流传这样一句话,“世界上只有两种混动,一种是丰田混动,另外一种是其他”。
不过后来本田另辟蹊径,整出了一套更简单immd混动系统。从此世界上有三种混动,一种是本田混动,一种是丰田混动,另外一种是其他。
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在15年的时候,吉利联合科力远,就开始逆向研发丰田THS系统,称为CHS系统。别看THS的工作原理看似简单,但就是搞不出来,尤其整车的控制匹配,工匠精神不够的话,是搞不出效果来的,网上流传该项目在19年“流产”。
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不过“聪明”的吉利工程师另辟蹊径,搞出了一套P2.5混动系统,其实就是插电混,只是工作原理和其他系统不同,这里就不展开了,只说一下用户的实际感受。
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搭载了该系统的缤越ePro车型,官方打出了1.4L/100km的油耗,而车主实际跑到了8L左右。出于对吉利品牌的信任,车主起初以为车子出了问题了,并咨询了售后,没想到却被告知“正常”,让车主感受到蛮大的落差。
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而相对来说长城的这套柠檬平台DHT混动系统,就是一套真混动,之前同事也做过相关技术解析,想了解的朋友可以点击查看。官方表示采用HEV动力的紧凑型SUV综合油耗将低至4.6L/100km,所以对于长城这套混动系统,让教授充满期待。
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在严苛的“咖啡法则”面前,车企面临着巨大的燃油消耗压力,技术简单、成本低且短期具有不错效果的三缸机或48V轻混越来越受到车企欢迎,但这两种方法只能是缓兵之计。随着车企平均燃油消耗的逐年走低,更高效的混动系统才是真正的出路,而且最新的《线路图2.0》也明确了混动的重要性。所以对于车企来说,谁率先掌握了混动的核心技术,谁就能更好的把握未来。
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