在今年底特律舉辦WCX2019(World CongressExperience全球汽車年會與展覽)之前的SAE高效發動機論壇上,Delphi技術公司首席研究員在演講中透露,基於當前Delphi主導的GDCI高效發動機研發成果,未來有望推出一款熱效率達到50%的汽油發動機。
雖然近年以來,新能源汽車的發展如火如荼,給傳統內燃機技術的發展帶來了相當嚴峻的挑戰,但是在短時間以內,或者說到2025年,發動機仍然是汽車的主流動力。在向電動化發展的過程中,混合動力作為過渡期內的重要解決方案仍然需要發動機的大力支持。
正是基於這樣的趨勢判斷,Delphi仍然還在繼續投資,研發新一代的發動機技術。GDCI發動機作為德爾福研發的一個長期項目,目前已經開展到第三代。
GDCI借鑒了HCCI均質壓燃技術概念,但與GDCI與HCCI不同之處在於,HCCI發動機是在進氣行程中向燃燒室噴入燃油,燃油和空氣在活塞的壓縮行程進行充分混合,當活塞到達氣缸上止點之前,混合氣壓縮自燃。而GDCI發動機則是在活塞到達上止點之後才噴入燃油,燃油被噴入氣缸後瞬間與高溫空氣混合著火。得益於該技術低溫燃燒、高速燃燒的特性,使發動機實現最大熱效率。
Delphi的GDCI發動機與一般汽油機不同的之處在於,它可以實現直接壓縮點火,而無需火花塞參與,可以說是汽油機與柴油機的完美結合,兼具汽油機的低成本和柴油機的高效率,甚至要優於Mazda的Sky Active-X。雖然Delphi的GDCI與Mazda的skyactive-x都運用了HCCI均質壓燃的概念,但是Mazda的SkyActive-X仍然需要火花塞輔助,相對GDCI結構複雜、成本更高且燃燒控制更為複雜。
Delphi的GDCI(左)與Mazda的Sky Active-X(右)
在前期公布的第三代(gen3)GDCI發動機中,其採用了350bar的燃油噴射系統,壓縮比由14.5:1提升至16:1。採用長行程設計Long stroke S/B=1.28。根據試驗結果,最低燃油消耗率為200g/kW.h,可以實現42%的熱效率。
Gen3GDCI發動機熱效率與競品對比
通過上圖可以看到,Gen3 GDCI發動機相較於2.0TGDI(EA888)發動機熱效率提升22%,相較於2.0L柴油機提升11%,相交1.8L阿特金森發動機(第三代普銳斯)提升11%。
此外,Delphi的GDCI還受到美國能源部980萬美元,為期四年的項目資助,該項目用來繼續提升GDCI發動機的性能和效率水平,同時降低成本。
Delphi三個主要GDCI項目
在2019年SAE高效內燃機論壇上,Delphi公布了最新Gen3X GDCI發動機的研發成果,Gen3X發動機為一台2.2L的四缸雙頂置凸輪軸汽油機,相比gen3代GDCI發動機,壓縮比由gen3的16:1提升至17:1,並且還提升了燃油噴射系統、氣門機構和增壓系統的性能,最主要的是新一代發動機採用了新的高負荷燃燒策略。在Gen3X發動機中,將發動機工作區間分為「低負荷/冷啟動運行區間」和「中-高負荷運行區間」,分別採用不同的燃燒控制策略。Gen3X GDCI發動機的測試結果顯示其燃油消耗率最低為194g/kW.h,相當於43.5%的熱效率。
Delphi科技首席專家在會上稱,第四代GDCI(GEN4X)或將針對氣缸採用隔熱塗層來進一步減少熱損失,並通過繼續優化控制策略,以及其他技術的綜合運用,最終實現50%的熱效率。根據Delphi的規劃,GDCI發動機或許在2022年可以實現量產。
Delphi作為知名的零部件供應商,高效率GDCI發動機研發成功的意義要遠大於Mazda的Sky Active-X,畢竟Mazda的Sky Active-X在很大程度上只供Mazda品牌車型,而Delphi卻可以向其他OEM廠商供應技術。
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