电动涡轮技术两全其美 对涡轮迟滞说NO

近几年,小排量涡轮发动机大行其道。确实,涡轮的加持,使发动机能够以更低的排量获得更强劲的动力,并且在节能减排方面也有一定的作用。不过凡事都有两面性,在享受上述好处的同时,也要承受涡轮迟滞带来的突兀感。那有没有两全其美的办法?有,就是电动涡轮技术。

要想消除涡轮迟滞,必须先知道为何会产生这一现象,这就要从涡轮增压器的工作原理说起了。

涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成,之间通过一根传动轴连接。到底是怎样实现增压的呢?发动机排出的废气冲击涡轮叶片高速运转,从而带动同轴的压缩机叶片高速转动,强制将增压后的空气压送到气缸中,从而提高发动机的功率和扭矩,使车更有劲。

但由于传统废气涡轮的物理特性限制,想要推动叶片转动,排气压力必须达到一定的数值。也就是发动机在达到一定转速时,才能推动涡轮工作。

因为,为了尽量降低涡轮介入转速,各个厂家都采用低惯量涡轮,但这也不能根治涡轮迟滞现象,即便这方面做得比较好的宝马,也只能将涡轮介入转速降低至1250转/分。

并且低惯量涡轮尺寸较小,在增压效果上不如大尺寸增压器,对动力提升效果有限,在应对大排量发动机时也会显得力不从心。

厂商们也早就意识到传统涡轮这一天生缺陷,并着手研究对策。如大众就在某些发动机中使用了机械增压+涡轮增压的双增压模式,低转速时机械增压器工作,高转速时涡轮增压器介入,无缝连接,各个转速区间都能有较好的动力表现。

而电动涡轮是目前另一种解决方式,也是比较新的技术。与机械增压+涡轮增压的双增压类似,电动涡轮也是与传统废气涡轮配合使用。电动涡轮驱动源不会受到排气压力影响,可以随叫随到,因此可以在低转速时作为废气涡轮增压的补充。

但这导致了另外一个问题,因为电动涡轮的驱动力来自于电机,若是驱动电动达不到一定的转速,增压效果也会大打折扣,因此电动涡轮的出现对电机技术提出了更高要求。

要想电机达到更高转速,传统12V电压肯定不够,一套电压更高的车用电源系统必不可少,因此这就牵涉到了另一项技术:48V车用电源系统。看似只是提高电压,好像并不复杂,其实背后的工作量是巨大的。

首先48V已超出了安全电压范围,因此整个电路的防护工作要更加严格。其次现今绝大多数车用电器还处于12V阶段,完全改成适配48V工程量太大,几乎不可能。

因此,奔驰、奥迪等厂家在现阶段采用了折中的办法,就是在车辆中同时使用12V和48V车用电源系统。

如此一来,电动涡轮有足够驱动力的同时,也不影响其他电器的使用。并且48V电源还可用于弱混动系统、主动式防倾杆等技术,为未来更先进的车用电子平台打下基础。

我们以奔驰全新S500车型为例,它采用知名供应商博格华纳提供的eBooster电动涡轮,装在全新的M256直列6缸发动机上。依托于48V电源,该电动涡轮额定功率5kW,最高瞬时功率6.2kW,持续工作功率2-3kW, 最高转速高达72000rpm,并且在230毫秒内就能够实现90%的最大转速工作。

电动涡轮的效果是明显的,基本消除了涡轮迟滞现象,提供稳定的增压效果,使发动机动力输出更加平顺舒适,更符合S级的产品形象。与之前的8缸发动机相比,全新的6缸发动机在动力参数上丝毫不逊色,并且在油耗和排放方面还有着更好的表现。

并且基于48V电源,全新奔驰S500还配备了一套轻混系统。将原先的起动机换为起动/发电一体机(ISA),在加速时,可以提供扭矩补偿。而在制动时可以进行动能回收。

不要以为电动涡轮离我们很遥远,48V电源的诞生,为电动涡轮的普及打下了良好的基础,或许它会成为未来的一个新趋势。到那时,可能涡轮迟滞会逐渐成为一个历史名词,自然吸气发动机的生存空间也会越来越小。

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