热效率突破51%！吉利全新混动发动机下半年将搭载新车

一台好的发动机，除了功率和扭矩之外，发动机热效率同样重要。因为发动机热效率越高往往意味着越省油，这在油价节节攀升的当下，更具现实意义。

目前大部分厂商的发动机热效率都在35%左右，热效率每提高1%，都是一件比较困难的事情，想要超过50%，更是难上加难。

5月10日，有媒体从吉利官方获悉，新一代混动专用发动机（均质稀薄燃烧原型样机）实测实现51%的指示热效率；同时该款发动机有望于下半年正式搭载在新车上。

据悉，为实现发动机指示热效率提升至51%，吉利汽车提出了一种先进的精准射流点火系统概念， GAPJIS (Geely Advanced Precise Jet Ignition System)，通过先进的点火技术配合超高压缩比、长冲程技术，实现发动机的超稀薄燃烧。


图为正在进行台架测试的均质稀薄燃烧原型样机

要知道，理论而言发动机每燃烧1g汽油需要14.7g空气，其理论空燃比为14.7:1，而当空燃比大于理论空燃比，其燃烧同样质量的空气只需更少的燃油，每一克燃油都将尽可能多地转化为动能，达到降低油耗和排放的目的。

但同时，对点火和燃烧稳定性也带来了巨大挑战。

有别于传统燃烧方式，GAPJIS在控制发动机缸内混合气流动和微观湍动能的同时，通过精准控制预燃室火焰的传播和扩散，大幅度提升了缸内燃烧稳定性并扩大稀薄燃烧的范围。

事实上，吉利汽车早在2017年就率先开发出39%热效率的增程专用发动机；到2019年自主研发攻克了低压废气再循环（LP EGR）瞬态控制技术，助力吉利汽油机突破41%热效率，是国内首家在混动增压汽油机上应用该技术的主机厂。

而此次将热效率提升至51%，无疑又是一次巨大的进步。但是，吉利尚未公布该动力系统的具体信息。

目前，吉利现有的混动技术主要围绕P2.5方案布局 PHEV、MHEV、HEV。

2020 年 11月 20日，戴姆勒股份公司、吉利控股集团宣布将共同开发用于混动技术的下一代汽油发动机。吉利目前正在开发的新一代混动专用动力总成平台中，平台发动机指示热效率（与热效率不同）达到 49.5%，将实现单一平台覆盖传统燃油、MHEV 轻混、HEV 深混、PHEV 插电、REEV 增程等5种技术路线。

现有产品上，吉利集团主要采用搭载于领克系列车型的PHEV P2.5混动方案。


P2.5 系统电机布置位置（吉利汽车、平安证券研究所）

PHEV P2.5是一套基于单电机混动方案，电机同时承担发电机和电动机功能，电机布置于变速器轴上，可以实现纯电模式、直驱模式、混联模式。

1）EV 模式，离合器 1/2 同时断开，电动机驱动车辆前进；

2）混动驱动模式，内燃机驱动奇数轴，电动机驱动偶数轴，两输入轴共同驱动输出轴前进。或者发动机和电动机同时驱动偶数轴，通过挡位的选择来驱动车辆前进；

3）发动机直驱模式，此时变速箱纯粹作为一台双离合变速箱，发动机驱动车轮，电动机转为发电机为电池充电，若无需充电，则电机与偶数输入轴解耦。

P2.5 方案的主要优点在于：

1）利用燃油车现有的双离合变速箱，无需增加额外的离合器等部件，并且易于布置；2）动力输出通过变速箱速比放大，使得电机扭矩要求降低，成本下降，领克 01 HEV的电动机功率仅为 40kw，扭矩为 130Nm。

但是，因为只有一台电机无法实现串联模式，整套系统通过单电机来实现驱动、发电和启动功能，无 BSG 电机。

降低成本的同时也带来了一定的缺点：

1）单电机无法与车轮解耦，当低速工况时无法通过串联模式来提升发动机工作效率，从而增加油耗；2）电动机功率偏低，导致纯电阶段动力性较弱，加速较慢。

另外，在MHEV技术方面，2018年，吉利投放了中国第一款量产的 48V BSG 轻度混合动力汽车——吉利博瑞 GE MHEV。

该车动力总成为 1.5T+7DCT，发动机是由沃尔沃 Drive-E 三缸发动机基础上改进而来的，其最大功率为 132kW（180Ps），峰值扭矩 265N·m；再配合 48V 启发电一体电机，动力系统可以输出 142kW/300Nm。



吉利博瑞 GE MHEV 48V 轻混系统由启发电一体电机、锂离子电池组以及 DC-DC 转换器三大件组成，除了具备发动机启停功能外，最主要的功能在于能为发动机提供辅助动力 ,同时制动减速时能进行能量回收。另外，48V 系统还可以直接驱动空调压缩机和电动助力转向电机等。

吉利博瑞 GE MHEV 的电机是法雷奥提供的 BSG 启发电一体电机，采用的是 P1 布置方式。BSG 启发电一体电机是同时具有启动车辆和发电两种功能的一体化电机，直接安装在发动机原启动机的位置，通过皮带与发动机其他机构连接。由于一体电机的后端多了一个控制器，因此比传统启动机要大些，同时因为具有发电机的功能，所以发动机不需另外搭载发电机。


吉利博瑞 GE MHEV

为了解决小排量发动机存在废气涡轮增压存在迟滞的问题，吉利博瑞GE MHEV的发动机增加了一个电动涡轮，采用48V的电机驱动，电动涡轮响应时间在250毫秒内，最高转速可达7万r/min。


吉利博瑞GE MHEV发动机

电动涡轮和旁通阀以并联的方式布置在涡轮后端，发动机低转速时关闭旁通阀，并开启电动涡轮；当涡轮进入最佳工作状态后打开旁通阀并关闭电动涡轮。

由于涡轮工作时温度极高，为了保证电动涡轮的正常工作，两个增压部件必须放在发动机的前后两端。该增压器与涡轮增压并联使用，主要任务是弥补废气涡轮在低转速时迟滞的问题。