在汽車市場上,,各家廠商都因為排放法規(guī)的收緊,陸陸續(xù)續(xù)走上了增壓的道路,,目前的主流廠商采用的增壓技術(shù)主要是渦輪增壓以及少量的機械增壓,。 為此就會有些比較標新立異,角度新奇的消費者提出了問題,,以當前汽車工業(yè)技術(shù),,渦輪增壓會有辭職,機械增壓排量要求大造價貴,,除了這兩種主流的增壓方式之外,,還有其他方法能夠驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動嗎? 實際上是有的,! 比如電子渦輪,。 在當前的汽車發(fā)展趨勢是電氣化、輕量化,、智能化,、自動化的四化要求,在發(fā)動機的渦輪增壓中少見的電子增壓系統(tǒng),,相比起渦輪增壓和機械增壓實際上是有著非常不錯的優(yōu)點的,例如電子增壓不存在渦輪增壓系統(tǒng)的遲滯性,,也不想機械增壓系統(tǒng)一樣對發(fā)動機的排量有著較高的要求,,同時也不會損耗發(fā)動機的功率,但是這種有著如此優(yōu)點的技術(shù)為什么不被廠商所青睞,,沒有在市場上大面積普及開來呢,? 電子渦輪,相比比較廣為人知的廢氣渦輪增壓和機械增壓,,由于該驅(qū)動方式有別于渦輪增壓的廢氣增壓和機械增壓的機械能驅(qū)動增壓,,而電子增壓在驅(qū)動方式上并不依賴發(fā)動機本身的動能和熱能來驅(qū)動,,而是另外采用了一個單獨的電機帶動渦扇提升發(fā)動機的進氣效率。 發(fā)動機上配備的進氣增壓系統(tǒng),,不管是以何種手段達成的,,其最終目的都是為了通過提升發(fā)動機氣缸的進氣效率,以此提升發(fā)動機的功率輸出,。電子渦輪相比起依賴發(fā)動機本身熱能和動能驅(qū)動的渦輪增壓系統(tǒng)和機械增壓系統(tǒng)而言,,電子渦輪采用的是電動增壓,因此電動渦輪在發(fā)動機附帶的各種伺服機構(gòu)中被劃分到了電氣化系統(tǒng)中去了,。 單一采用電子渦輪技術(shù)在汽車發(fā)動機領域上的應用是比較少見的,,雖然電子渦輪能夠做到在250毫秒之內(nèi)的時間快速起壓,不存在廢氣渦輪增壓系統(tǒng)先天性的渦輪遲滯和渦輪介入問題,,在驅(qū)動上也不需要像機械增壓方案一般損耗發(fā)動機自身的功率,,并且在增壓的上限過程中電子渦輪也能夠輕易將進氣增壓系數(shù)提升到很高的程度。 不過在電子渦輪的驅(qū)動方式的布局上,,廠商在考慮成本之余,,還需要考慮技術(shù)上的難度,比如電子渦輪的電路布局以及電子渦輪的電機重量和電機的散熱問題,,在此前提之下,,就極為容易使得發(fā)動機變得更加復雜,在后期維護難度提升,,這并非是廠商愿意看到的一點,。 在當前的增壓時代中,汽車廠商在開發(fā)發(fā)動機的時候,,在當前的大潮流之下,,基本上都是優(yōu)先考慮采用渦輪增壓方案,一方面是渦輪增壓技術(shù)比較成熟,,另一方面渦輪增壓對于排放控制上表現(xiàn)得更加優(yōu)異,,次之則是選擇機械增壓方案。 相比之下雖然電子渦輪有著非常不錯的優(yōu)勢,,但是只需要給發(fā)動機多添置一套增壓電機的供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng),,因此在技術(shù)和成本上相對而言優(yōu)勢并不明顯,更何況在當前各家廠商都已經(jīng)有了自己的混動技術(shù),,在很多人看來,,發(fā)動機配備了電動增壓系統(tǒng)遠不如采用輕混模式來的實在。 不過由于電子渦輪系統(tǒng)的優(yōu)點近年來已經(jīng)慢慢被各大廠商所重視,,一來是不需要考慮發(fā)動機的轉(zhuǎn)速,,只要啟動就能夠進入工作狀態(tài),這一點相對于發(fā)動機的冷機啟動和發(fā)動機低速工況非常有好處,,能顧大大降低渦輪介入的頓挫和優(yōu)化低速(怠速)的排放,。 于是電子渦輪憑借著這些優(yōu)點,,在近年來慢慢出現(xiàn)在消費者的眼前,博格華納,、格瑞特等老牌技術(shù)廠商通過廢氣渦輪搭配上電動渦輪,,開發(fā)出了電動渦輪技術(shù),使得兩者間相互彌補,,相輔相成,。 所謂電動渦輪,其實基本工作原理和普通渦輪增壓器類似,,同樣是擁有渦輪機和壓縮機,,只是在兩者之間加入了一臺小型高轉(zhuǎn)速電機。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低不足以推動渦輪時,,其電機就會介入工作驅(qū)動渦輪,,并且可以在怠速狀態(tài)下就讓渦輪建立正壓;當發(fā)動機的排氣量足以推動渦輪的時候,,電動機則是停止工作,,讓渦輪系統(tǒng)發(fā)揮其應有的效果,同時避免在增壓過程中,,排氣歧管內(nèi)因出現(xiàn)氣流紊亂的現(xiàn)象以及避免了電機在高轉(zhuǎn)速時效率下降的問題,。 在某種意義上看來,電動渦輪技術(shù)也算是渦輪增壓技術(shù)中的一種'混動'方式,,在發(fā)動機的低速和怠速的時候采用電子渦輪推動渦輪增壓葉片,,能夠在一定程度上消滅渦輪遲滯的問題。 對于在傳統(tǒng)渦輪增壓系統(tǒng)中,,加入電機使得傳統(tǒng)的廢氣渦輪系統(tǒng)變成了電動渦輪系統(tǒng),,其最大的優(yōu)勢就是在于能夠?qū)l(fā)動機的最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速大大降低,同時也將峰值扭矩的輸出區(qū)間延長,。 根據(jù)蓋瑞特官方給出的測試結(jié)果來看,,在一臺本田1.6L柴油渦輪增壓發(fā)動機上配備了電動渦輪增壓器,可將原本在最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速為2000rpm,,在采用了電動渦輪增壓器后,,能夠下降到1400轉(zhuǎn),最大扭矩的輸出轉(zhuǎn)速下降了30%,,這也就意味著對于一般小排量車輛,,能夠在經(jīng)濟性上大大提升。 當渦輪系統(tǒng)有了電機的介入之后,,工程師在選擇渦輪的時候,,對于發(fā)動機渦輪增壓器的選擇空間更加大,,渦輪尺寸也可以匹配上更大的,,強度更高的渦輪葉片,,以此提升發(fā)動機的性能上限。 在博世和蓋瑞特這種老牌的技術(shù)廠商中,,除了看中電動渦輪帶來的各項性能之外,,電動渦輪系統(tǒng)在節(jié)能減排上也有著非常強的優(yōu)勢,電動渦輪增壓器可以在收油時利用廢氣能量實現(xiàn)動能回收,,這一點的可行性在保時捷919 EVO身上就得到了驗證,,而在歐洲WLTC循環(huán)排放測試中,搭載電動渦輪增壓的車型也可以實現(xiàn)17%的尾氣排放,。 渦輪開始電動化,,盡管在電動化的程度上并不算太高,但是相對而言結(jié)構(gòu)上并不算復雜,,且對于內(nèi)燃機的性能提升有著非常不錯的幫助,,不過也由于其供電系統(tǒng)需要瞬時提供巨大的電能,傳統(tǒng)12V電壓車用電源的供電指定是不夠的,,這會兒就必須使用到48V電源系統(tǒng),,這一種48V電源系統(tǒng)相對目前一些采用輕混的技術(shù)而言,不失給一個不錯的研究方向,。 目前在電動化渦輪上,,在汽車領域上可能還沒有出現(xiàn)大規(guī)模的應用,但是在格瑞特,、博格華納,、BMTS等零部件廠商都開始在這一領域上發(fā)力,未來的內(nèi)燃機技術(shù)是否依舊還能大有可為,。 本文來源于汽車之家車家號作者,,不代表汽車之家的觀點立場。 |
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