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1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统-c260

作者:白城汽车新闻网
日期:2019-12-05 04:19:19
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前言:

如果没有排放法规“倒逼”技术升级,或许我们今天就看不到那么多小排量涡轮增压发动机和三缸发动机了。48V弱混系统同样如此,这就是为了满足更加严苛的排放标准,但各大主机厂又暂时无法舍弃现有的燃油车技术平台的一种“过渡”妥协方案。

正如同小排量增压发动机在实现了近似更大排量的自然吸气发动机的动力表现的情况下,变相“减小了”怠速工况和低转速工况下的“进气量”,因此可以通过新版排放测试标准。三缸小排量增压发动机在实现了近似四缸增压发动机的动力表现的情况下,又再一次“减小了”怠速工况和低转速工况下的“进气量”,排放账面数据变得更好看,因此能够通过更加严苛的排放测试标准。开发48V弱混系统的初衷和前者是一致的。

奔驰E260L和C260L抛弃了M274 2.0T发动机,转而使用一台M264 1.5T小排量四缸涡轮增压发动机配合48V电机组成的弱混系统,初衷便是想以1.5T发动机+48V电机提供“近似”于2.0T发动机的动力表现,并在最新的测试规则下,实现比原来2.0T更低的燃耗和排放。

1.5T+48V与2.0T引擎动力浅析

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

【M264 1.5T+48V电机】

按照官方公布的数据来看,M264 1.5T发动机最大输出功率刚好与低功率版本的M274 2.0T持平,账面数字与之前没有发生任何变化。而M264 1.5T外挂的48V发动机和启动机还能够提供额外的10KW功率和160Nm的扭矩,看账面数据1.5T+48V电机的综合功率输出能力应该略强于M274 2.0T低功率版本才对。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

【老款C200L 4matic】

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【新C260L 4matic】

而根据汽车之家的实测数据,1.5T+48V电机的C260L 4MATIC破百时间由过去C200L 2.0T 4MATIC低功率车型(两者均为搭载9AT变速器的车型)的7.6秒增加到8.19秒。从两者录得的G值数据来看,新1.5T引擎即使在起步阶段有48V电机的160Nm扭矩加持,加速G值依然不及老2.0T M274引擎。可见一台功率为10KW的48V电动机无法弥补0.5L排量带来的动力落差,与账面数据表现有差异。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

【M264 1.5T发动机(黄色)与M274 2.0T低功率版(黑色)发动机外特性曲线】

1.5T的M264发动机与原来2.0T M274发动机低功率版本虽然功率均为184匹马力,但从两款发动机的外特性曲线可以看出,由于排量的下降,M264在各转速区域的扭矩输出数据远比M274低功率版本弱,两者的差距远大于280Nm VS 300Nm这个账面数据的差距。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

在这张具有“官方”色彩的外特性曲线图中,也许是为了避免成为众矢之的,M264 1.5T的功率输出曲线并未标出。笔者在图中粗略画出了根据扭矩推算的M264 1.5T功率曲线,以黄色曲线标出,M264 1.5T的最大功率135KW出现在6000rpm以后,而M274低功率版本最大功率在5500rpm左右,并且最大功率平台比M264更加广阔,这导致了两者实际性能的落差。而上图中红色标识的区域就是两个动力系统在各转速下功率与扭矩的差距,如果奔驰E260L的48V系统的电动机功率和扭矩输出无法填补这个落差面积,则1.5T+48V系统的性能表现必然落后于2.0T。

按照奔驰官方的宣传,奔驰E260L的1.5T发动机在启动阶段,借助48V电机强大的启动能力能够在500毫秒左右就拖动1.5T发动机达到1100rpm的转速,远高于怠速,当转速到达1100rpm后发动机才开始供油点火,真正进入工作状态,这让启动过程变得更加平顺。利用启动马达的扭矩补偿,也能够提供额外最大160Nm的扭力填补1.5T小排量增压发动机先天的低转扭力不足,因此48V弱混系统被奔驰称作EQ Boost。

但即使如此,由于48V电机的储备功率只有10kw,按照P = T * n / 9550公式,,可以推算出这台48V电机在额定功率10kw的情况下,如果按照奔驰宣传资料给出的电机最大输出的160Nm的最大扭矩计算,这台48V电机的转速只能在600rpm以内才能达到最大扭矩输出,这显然不符合事实。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

【48V皮带电机特写】

从上图可以看出。48V电机的皮带轮直径远小于1.5T发动机的曲轴皮带轮直径,这意味着1.5T的发动机曲轴转速远低于48V电动机的转速,这意味着奔驰宣传在1100rpm发动机转速情况下,48V电机的转速已经远远大于600rpm,以48V电机10kw的额定功率计算,根本无法提供高达160Nm的扭矩。因此车技君认为奔驰宣传资料中的160Nm,应该是经过大小皮带轮减速后,等效在1.5T曲轴皮带轮上的扭矩,事实上这台48V电机真实的扭矩输出应远小于160Nm。因此,E260L的这套1.5T+48V系统即使在低转速时有电机的加持,依然无法与2.0T的动力表现抗衡。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

【M274 2.0T发动机外特性曲线】

正因为如此,奔驰用1.5T+48V取代原先的2.0T车型的做法被车迷们所诟病,按照实际性能表现,或许新C260L/E260L应该被称作C180L/E180L更加合适。

E260L受到的抨击尤为严重,1.5T发动机刷新了豪华C级车的排量下限,与竞品车型2.0T主流动力相去甚远。如果奔驰用E350L那套M264 2.0T+48V弱混系统去取代过去的M274 2.0T动力,估计就不会招来那么多指责了。

48V系统构型简介

48V弱混系统(MHEV)目前大范围被欧洲车厂使用,48V系统主要由欧洲几大供应商提供,法雷奥(Valeo),大陆(Continental),博世(Bosch),以及德尔福(Delphi),各家系统大同小异。

48V系统构成与功能:

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

启动机/发电机:停车、启动时启动发动机,并为驱动提供辅助动力;发电以及在刹车时回收能量给电池充电。

48伏逆变器:将直流48V转换为交流,为48V电机供电

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【48V锂电池组容量小,体积小,方便布置在传统油车底盘上】

48伏锂离子电池组:储存制动过程中产生的电量,用于以后的车辆动力

电池控制器:调整48V锂电池组的充电状态

48V配电系统:为48V设备配电(电子空调压缩机,电子刹车助力泵,电子水泵,电动增压器等)

DC-DC模块:将48v DC转换为12v DC

12伏电瓶:和传统油车的蓄电池一样

12V配电系统:为中控台、座椅和车窗等12伏设备供电

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

48V弱混系统比起丰田等传统混动系统相比结构非常简单,成本更加低廉,更像是在传统燃油车上加装了一套外挂装置。整套系统可以轻松兼容老款燃油车的引擎舱和车身结构,无需做大的改动,这正是48V弱混系统的优势,实现了传统燃油车与混动系统的无缝升级。而相对于传统12V自动启停系统只能减少怠速工况的排放和燃油消耗不同,这套48V弱混系统可以实现能量回收,电机产生辅助动力等高阶功能,因此是替代12V自动启停系统的理想方案。

相对于12V系统,由于48V系统在相同功率下工作电流只有12V的1/4,损耗只有12V系统的1/16(功率=电流的平方乘以电阻)。因此,48V电机相比传统12V启动马达能提供高出十倍以上的功率的输出。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

48V弱混系统由启动电机/发动机的安装位置不同,可分为由皮带轮连接曲轴的P0构型(即BiSG皮带电机,奔驰四缸的C260L/E260L弱混基于BiSG)与直接连接发动机输出轴的P1构型(即ISG曲轴固连电机,奔驰六缸车型的48V弱混基于ISG)。这两种方式无法实现电机与发动机的机械断开,因此在停机滑行模式下,48V电机的转速与内燃机相同,均为停止状态,这种工况无法实现动能回收,与传统混动系统有极大的差距。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

此外48V还可以拓展为P2/P3/P4构型,将电机置于变速器内或者四驱车型的后驱动电桥甚至轮毂电机上,能够实现电机与内燃机的机械断开,因此可以在内燃机停机时依然提供能量回收,更像传统混动车型,本文就不再展开。

48V系统发展前景

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

48V系统给欧洲车厂提供了一种成本和实现难度低于插电混动PHEV与混合动力HEV的折中方案,即不需要像PHEV插混车型那样依赖充电桩,并且安装成本,体积和容量都不小的电池组,这让搭载48V弱混系统的车型售价更接近传统燃油车型,市场比较容易接受。48V弱混系统也不需要像HEV混动车型那样大幅更改整车架构,并且可以简单的与燃油车实现无缝接轨,这让48V系统在未来几年仍具有发展潜力。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

48V系统可以让诸多外围设备实现电气化,比如电动涡轮增压器。

1.5T取代2.0T?浅谈奔驰C260/E260的48V系统

【Getrag 6HDT451】

比如德国格特拉克研发的6HDT451型混动双离合变速器,以6DCT451湿式双离合变速器为基础,增加了一台48V电机,能够产生最大110Nm的额外扭矩。

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【Magna 6HMT215】

Magna推出了多款基于48V弱混系统的变速器产品,比如上面这台6HMT215 六速手动变速器,也加入了48V电机。通过更换电机,这台变速器还能够兼容PHEV插电混动 的400V系统,可谓一举两得。

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【Valeo 48V Electric Rear Axle Drive (ERAD)】

48V系统也为四驱SUV车型提供了更为廉价的解决方案,比如法雷奥开发的48V后驱电桥,结构紧凑,可以轻松布置到现有基于翰德四驱的后差速器位置,替代基于多片离合器的翰德四驱。由于48V电机是独立运作的,让搭载48V电驱后桥的四驱车型的后轴彻底摆脱了传动轴,因此无需加入中央差速器即可实现前桥内燃机驱动与后桥电驱动的全时四驱,并且让后桥的动力介入更加迅捷主动。

总结:

奔驰C260L/E260L用1.5T+48V电机组成的弱混系统取代2.0T车型,最大的意义在于满足排放法规限制。1.5T+48V电机实际性能表现其实并不如2.0T引擎,10KW的48V电机无法填平1.5T小排量增压引擎与2.0T增压引擎之间在中低转速下的巨大的扭矩落差。而在油耗表现方面,基于P0构型的E260L由于在能量回收方面相对传统混动车型效率更低,而48V电机的运行则需要消耗电力(消耗燃油获得),这套48V弱混系统最大的优势就是提供了熄火滑行模式以及比12V自动启停系统更平顺的体验,根据目前车主的反馈来看,1.5T+48V弱混系统并没有比2.0T车型油耗低太多,有点对不起“混动”这个名头。

而48V系统依然有潜力可挖,随着电动涡轮增压器车成本的降低,48V系统将会为小排量涡轮增压引擎的输出特性带来明显提升。而随着集成48V电机的变速器和48V电驱后桥的应用,相比目前的皮带48V电机系统和曲轴固连电机,在能量回收上会更有明显的优势。

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