北京车展现场，三位“理工男”齐聚一场特殊的物理课

4月26日，北京车展E1馆E107奇瑞展厅，一场别开生面的物理课正在举行。搜狐创始人、董事局主席兼CEO、物理学博士张朝阳和奇瑞集团董事长尹同跃，就混动技术的物理学原理和工程学应用，联袂奉献了一场精彩的“硬核碰撞”。现场的听众不仅有北大清华等重点高校的学生，更吸引到了刚刚跨入造车圈的互联网大咖——雷军先生。

这场讨论因何而起？二位大咖又分享了哪些干货呢？不妨一起回顾一下！

理论派：从卡诺循环到米勒循环的前世今生

在逛北京车展的过程中，张朝阳博士认为许多用户对现阶段的纯电车型还有低温焦虑、里程焦虑等问题，因此更倾向于选择混动产品。而混动技术方面，奇瑞是其中的佼佼者，这也是其混动技术特别值得探讨的原因。

探讨混动技术，需要从混动系统的两大动力源——发动机和电机入手，看看它们各自有哪些所长与短板，又各自如何发挥出其最极致的优势。

对发动机而言，工程师一直将追求极致的效率作为研发的重要目标，这其中，就涉及到一些热力学的基本物理原理。

在所有的热机循环中，卡诺循环被认为是最理想的循环，它是由一个等温吸热，一个绝热膨胀，一个等温放热和一个绝热收缩过程组成，这是从外部热源吸热并向低温热源放热同时做功最高效的方式。但卡诺循环无法控制热机的等温膨胀收缩部分的时长，很难根据载荷和速度需求输出相应的动力，所以只是作为一个理论值的参考，在实际工程领域的应用价值非常有限。

后来工程师又提出奥托循环，以及相应的四冲程内燃机模型。在奥托循环中，卡诺循环里的等温吸热过程被油气混合物快速燃烧替代，等温放热的过程则被一个排气和进气的过程替代，从而提高了循环过程的时间效率，可以满足内燃机高转速及动力调节的需求，使其具有实际工程应用的意义。

根据张朝阳博士的现场推导，在特定的工质气体中，奥托循环的效率与奥托循环初末段气体体积之比有关。以空气作为工质气体，压缩末段是初段空气体积的1/10（即普通发动机10倍压缩比计），其热能转化为机械能的效率理论上限不超过60%。

而接下来，工程师们研究的重点，就是在成熟的四冲程模型下，如何对奥托循环做出调整，从而提高内燃机效率。工程师又提出了一种米勒循环，即让活塞还没完成进气行程时，就把进气阀门提前关闭，而不是像奥拓循环那样等到活塞开始压缩再关闭进气阀门。它改变了压缩过程中绝热压缩的起始点位置，如果以P-V关系图看，有效功的面积有所增加，从而使发动机整体的热效率提升。

直观的原理解释是，米勒循环通过进气门提前关闭，产生一种做功行程大于压缩行程的循环方式，这样可以使压缩阻力做功减小，从而使整个循环中，以同等的热能输出更多有效的机械功。

但这也带来了一个额外的问题，进气门早关会导致汽缸内气体量不足。如果要达到合适的空燃比，必须在每个循环中喷射更少的油量，也就意味着虽然效率提升，但每个循环输出的机械功绝对值不高。在高转速下，发动机的功率可以通过更高的做功频率做出弥补，但是在低转速的状态下，扭矩、功率都会偏低，并不适合直接用于驱动车辆，这便是米勒循环的特点与优劣势所在。

话分两头，再谈到混动系统的另一大动力来源——电机。电机具有起步即达峰值扭矩的特点，非常适用于静止状态的加速与动力响应。但是随着电机内的导线切割磁感线速度不断增加，产生的磁通量变化率也相应提升，从而在导线内部产生了一个有削弱电流趋势的动生电动势，阻碍了电机在高转速下的动力进一步输出，表现为电机在高转速下，会给驾驶者动力不足的感受。

工程派：奇瑞C-DM插电混动“油电双修”

张朝阳博士从热力学和电磁学角度，深入浅出地分析了发动机和电动机在作为动力源时，各自的优劣势所在。而工程师所需要思考的，便是如何将二者完美结合，扬长避短，从而实现动力和能耗的“双优”。接下来，尹同跃董事长对奇瑞C-DM插电混动系统的介绍，很好地阐释了这个问题。

根据尹总的介绍，奇瑞C-DM插电混动系统由一台发动机和两台功率不同的电机构成，两台电机既可以用于充电，亦可将动力输出给车轮用于驱动。这其中，无论是发动机还是电机，奇瑞都做到了极致。

首先是发动机本身，以奇瑞第五代ACTECO主力机型——H4J15 1.5T发动机为例，采用深度米勒循环和14.5：1超高压缩比等一系列先进技术，其热效率高达44.5%，相较尹总在求学时行业普遍只有9%热效率的水平，提升了近5倍。

这还不是奇瑞发动机研发能力的极限，接下来，奇瑞将挑战48%的超高热效率，推出一款“全可变”的发动机，包括可变排量，可变行程，可变气门等一系列技术的应用，使汽油燃烧产生机械能的效率，被进一步压榨到极致。

同时，朝着极致燃油经济性目标研发的混动发动机，需要与电机完美配合，才能真正让用户无论是城市出行还是高速行驶，都能感受到畅快舒适的动力体验。

启动混动模式后，在低速状态下，由电机驱动车轮，发动机在非直联状态下始终工作在万有特性图的高效区间内，为电池充电，电机还可以回收制动时轮端传递的动能，将能量储存以备激烈驾驶所需；而在上坡或加速过程中，两台电机也可以为发动机“加把劲”，既保证动力输出，又让这台高效的发动机依然保持在高效工作区间；到了高速工况下，本身已运行在高效区间的发动机又可以直驱车轮，弥补电机此时动力性的不足，做到中后段加速有力。

此外，奇瑞C-DM驱动电机本身，还有左右轮矢量控制、方型铜线、X-pin绕阻等一系列黑科技傍身，未来，奇瑞还将挑战拥有极致功率密度的30000rpm超高转速电机。

总结而言，奇瑞C-DM混动技术，本身拥有性能出众的两大核心动力源，同时还对11种常见工况进行了精细化的调校，结合超长的纯电续航里程，将动力充沛且低成本的用车体验覆盖了用户绝大部分出行场景，是当前纷繁复杂的市场中，不可多得的出色插电混动系统。

理论赋能实践，中国汽车“轻舟已过万重山”

物理课的现场，小米科技有限公司创始人兼董事长雷军先生，作为特殊的“课代表”，在课程结束时发表了一番自己的感慨。

作为从事互联网行业起家同时刚刚入局汽车行业的创业者，雷军先生对张朝阳博士互联网创业者兼物理知识布道者的双重身份，表达了敬意。同时他还认为，以奇瑞为代表中国的车企做出了许多努力，他对中国的汽车工业倍感信心。相信接下来，中国车企会继续在擅长的领域内深耕，同时加强合作，推动整个行业进步。

正是无数个像张朝阳博士一样的传道者，培养出大批理论知识扎实的高素质工程人才，并由奇瑞等一批领军企业进行大规模技术研发投资，不断探索技术理论最佳的实践方式，中国今天的新能源技术、混动技术，才得以在全世界范围内独占鳌头。

这次别开生面的“物理课”，相信会给在座的高校学子以及在互联网上观看的青年观众们，留下深刻的印象。薪火相传，相信中国的汽车工业，会持续传承，不断开拓进取，回首望，“轻舟已过万重山”。

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关键词：循环,发动机,电机,奇瑞,动力