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北京車展現(xiàn)場，三位“理工男”齊聚一場特殊的物理課

4月26日，北京車展E1館E107奇瑞展廳，一場別開生面的物理課正在舉行。搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO、物理學(xué)博士張朝陽和奇瑞集團(tuán)董事長尹同躍，就混動技術(shù)的物理學(xué)原理和工程學(xué)應(yīng)用，聯(lián)袂奉獻(xiàn)了一場精彩的“硬核碰撞”。現(xiàn)場的聽眾不僅有北大清華等重點(diǎn)高校的學(xué)生，更吸引到了剛剛跨入造車圈的互聯(lián)網(wǎng)大咖——雷軍先生。

這場討論因何而起？二位大咖又分享了哪些干貨呢？不妨一起回顧一下！

理論派：從卡諾循環(huán)到米勒循環(huán)的前世今生

在逛北京車展的過程中，張朝陽博士認(rèn)為許多用戶對現(xiàn)階段的純電車型還有低溫焦慮、里程焦慮等問題，因此更傾向于選擇混動產(chǎn)品。而混動技術(shù)方面，奇瑞是其中的佼佼者，這也是其混動技術(shù)特別值得探討的原因。

探討混動技術(shù)，需要從混動系統(tǒng)的兩大動力源——發(fā)動機(jī)和電機(jī)入手，看看它們各自有哪些所長與短板，又各自如何發(fā)揮出其最極致的優(yōu)勢。

對發(fā)動機(jī)而言，工程師一直將追求極致的效率作為研發(fā)的重要目標(biāo)，這其中，就涉及到一些熱力學(xué)的基本物理原理。

在所有的熱機(jī)循環(huán)中，卡諾循環(huán)被認(rèn)為是最理想的循環(huán)，它是由一個(gè)等溫吸熱，一個(gè)絕熱膨脹，一個(gè)等溫放熱和一個(gè)絕熱收縮過程組成，這是從外部熱源吸熱并向低溫?zé)嵩捶艧嵬瑫r(shí)做功最高效的方式。但卡諾循環(huán)無法控制熱機(jī)的等溫膨脹收縮部分的時(shí)長，很難根據(jù)載荷和速度需求輸出相應(yīng)的動力，所以只是作為一個(gè)理論值的參考，在實(shí)際工程領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值非常有限。

后來工程師又提出奧托循環(huán)，以及相應(yīng)的四沖程內(nèi)燃機(jī)模型。在奧托循環(huán)中，卡諾循環(huán)里的等溫吸熱過程被油氣混合物快速燃燒替代，等溫放熱的過程則被一個(gè)排氣和進(jìn)氣的過程替代，從而提高了循環(huán)過程的時(shí)間效率，可以滿足內(nèi)燃機(jī)高轉(zhuǎn)速及動力調(diào)節(jié)的需求，使其具有實(shí)際工程應(yīng)用的意義。

根據(jù)張朝陽博士的現(xiàn)場推導(dǎo)，在特定的工質(zhì)氣體中，奧托循環(huán)的效率與奧托循環(huán)初末段氣體體積之比有關(guān)。以空氣作為工質(zhì)氣體，壓縮末段是初段空氣體積的1/10（即普通發(fā)動機(jī)10倍壓縮比計(jì)），其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率理論上限不超過60%。

而接下來，工程師們研究的重點(diǎn)，就是在成熟的四沖程模型下，如何對奧托循環(huán)做出調(diào)整，從而提高內(nèi)燃機(jī)效率。工程師又提出了一種米勒循環(huán)，即讓活塞還沒完成進(jìn)氣行程時(shí)，就把進(jìn)氣閥門提前關(guān)閉，而不是像奧拓循環(huán)那樣等到活塞開始壓縮再關(guān)閉進(jìn)氣閥門。它改變了壓縮過程中絕熱壓縮的起始點(diǎn)位置，如果以P-V關(guān)系圖看，有效功的面積有所增加，從而使發(fā)動機(jī)整體的熱效率提升。

直觀的原理解釋是，米勒循環(huán)通過進(jìn)氣門提前關(guān)閉，產(chǎn)生一種做功行程大于壓縮行程的循環(huán)方式，這樣可以使壓縮阻力做功減小，從而使整個(gè)循環(huán)中，以同等的熱能輸出更多有效的機(jī)械功。

但這也帶來了一個(gè)額外的問題，進(jìn)氣門早關(guān)會導(dǎo)致汽缸內(nèi)氣體量不足。如果要達(dá)到合適的空燃比，必須在每個(gè)循環(huán)中噴射更少的油量，也就意味著雖然效率提升，但每個(gè)循環(huán)輸出的機(jī)械功絕對值不高。在高轉(zhuǎn)速下，發(fā)動機(jī)的功率可以通過更高的做功頻率做出彌補(bǔ)，但是在低轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，扭矩、功率都會偏低，并不適合直接用于驅(qū)動車輛，這便是米勒循環(huán)的特點(diǎn)與優(yōu)劣勢所在。

話分兩頭，再談到混動系統(tǒng)的另一大動力來源——電機(jī)。電機(jī)具有起步即達(dá)峰值扭矩的特點(diǎn)，非常適用于靜止?fàn)顟B(tài)的加速與動力響應(yīng)。但是隨著電機(jī)內(nèi)的導(dǎo)線切割磁感線速度不斷增加，產(chǎn)生的磁通量變化率也相應(yīng)提升，從而在導(dǎo)線內(nèi)部產(chǎn)生了一個(gè)有削弱電流趨勢的動生電動勢，阻礙了電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下的動力進(jìn)一步輸出，表現(xiàn)為電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下，會給駕駛者動力不足的感受。

工程派：奇瑞C-DM插電混動“油電雙修”

張朝陽博士從熱力學(xué)和電磁學(xué)角度，深入淺出地分析了發(fā)動機(jī)和電動機(jī)在作為動力源時(shí)，各自的優(yōu)劣勢所在。而工程師所需要思考的，便是如何將二者完美結(jié)合，揚(yáng)長避短，從而實(shí)現(xiàn)動力和能耗的“雙優(yōu)”。接下來，尹同躍董事長對奇瑞C-DM插電混動系統(tǒng)的介紹，很好地闡釋了這個(gè)問題。

根據(jù)尹總的介紹，奇瑞C-DM插電混動系統(tǒng)由一臺發(fā)動機(jī)和兩臺功率不同的電機(jī)構(gòu)成，兩臺電機(jī)既可以用于充電，亦可將動力輸出給車輪用于驅(qū)動。這其中，無論是發(fā)動機(jī)還是電機(jī)，奇瑞都做到了極致。

首先是發(fā)動機(jī)本身，以奇瑞第五代ACTECO主力機(jī)型——H4J15 1.5T發(fā)動機(jī)為例，采用深度米勒循環(huán)和14.5：1超高壓縮比等一系列先進(jìn)技術(shù)，其熱效率高達(dá)44.5%，相較尹總在求學(xué)時(shí)行業(yè)普遍只有9%熱效率的水平，提升了近5倍。

這還不是奇瑞發(fā)動機(jī)研發(fā)能力的極限，接下來，奇瑞將挑戰(zhàn)48%的超高熱效率，推出一款“全可變”的發(fā)動機(jī)，包括可變排量，可變行程，可變氣門等一系列技術(shù)的應(yīng)用，使汽油燃燒產(chǎn)生機(jī)械能的效率，被進(jìn)一步壓榨到極致。

同時(shí)，朝著極致燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)研發(fā)的混動發(fā)動機(jī)，需要與電機(jī)完美配合，才能真正讓用戶無論是城市出行還是高速行駛，都能感受到暢快舒適的動力體驗(yàn)。

啟動混動模式后，在低速狀態(tài)下，由電機(jī)驅(qū)動車輪，發(fā)動機(jī)在非直聯(lián)狀態(tài)下始終工作在萬有特性圖的高效區(qū)間內(nèi)，為電池充電，電機(jī)還可以回收制動時(shí)輪端傳遞的動能，將能量儲存以備激烈駕駛所需；而在上坡或加速過程中，兩臺電機(jī)也可以為發(fā)動機(jī)“加把勁”，既保證動力輸出，又讓這臺高效的發(fā)動機(jī)依然保持在高效工作區(qū)間；到了高速工況下，本身已運(yùn)行在高效區(qū)間的發(fā)動機(jī)又可以直驅(qū)車輪，彌補(bǔ)電機(jī)此時(shí)動力性的不足，做到中后段加速有力。

此外，奇瑞C-DM驅(qū)動電機(jī)本身，還有左右輪矢量控制、方型銅線、X-pin繞阻等一系列黑科技傍身，未來，奇瑞還將挑戰(zhàn)擁有極致功率密度的30000rpm超高轉(zhuǎn)速電機(jī)。

總結(jié)而言，奇瑞C-DM混動技術(shù)，本身擁有性能出眾的兩大核心動力源，同時(shí)還對11種常見工況進(jìn)行了精細(xì)化的調(diào)校，結(jié)合超長的純電續(xù)航里程，將動力充沛且低成本的用車體驗(yàn)覆蓋了用戶絕大部分出行場景，是當(dāng)前紛繁復(fù)雜的市場中，不可多得的出色插電混動系統(tǒng)。

理論賦能實(shí)踐，中國汽車“輕舟已過萬重山”

物理課的現(xiàn)場，小米科技有限公司創(chuàng)始人兼董事長雷軍先生，作為特殊的“課代表”，在課程結(jié)束時(shí)發(fā)表了一番自己的感慨。

作為從事互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)起家同時(shí)剛剛?cè)刖制囆袠I(yè)的創(chuàng)業(yè)者，雷軍先生對張朝陽博士互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)者兼物理知識布道者的雙重身份，表達(dá)了敬意。同時(shí)他還認(rèn)為，以奇瑞為代表中國的車企做出了許多努力，他對中國的汽車工業(yè)倍感信心。相信接下來，中國車企會繼續(xù)在擅長的領(lǐng)域內(nèi)深耕，同時(shí)加強(qiáng)合作，推動整個(gè)行業(yè)進(jìn)步。

正是無數(shù)個(gè)像張朝陽博士一樣的傳道者，培養(yǎng)出大批理論知識扎實(shí)的高素質(zhì)工程人才，并由奇瑞等一批領(lǐng)軍企業(yè)進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)研發(fā)投資，不斷探索技術(shù)理論最佳的實(shí)踐方式，中國今天的新能源技術(shù)、混動技術(shù)，才得以在全世界范圍內(nèi)獨(dú)占鰲頭。

這次別開生面的“物理課”，相信會給在座的高校學(xué)子以及在互聯(lián)網(wǎng)上觀看的青年觀眾們，留下深刻的印象。薪火相傳，相信中國的汽車工業(yè)，會持續(xù)傳承，不斷開拓進(jìn)取，回首望，“輕舟已過萬重山”。