电动涡轮增压器:终将到来的未来?

· Nov 10, 2014

由于节能减排等原因,发动机的尺寸排量正不断减小,涡轮增压技术凭借各方面的优势,将逐步取代传统自然吸气线性动力输出发动机。更强大的动力,更强劲的扭矩,更低的二氧化碳排放量以及更高的燃油效能是增压进气系统最重要的优势,但是涡轮增压技术的提升空间好像已经不大,因此创新增压技术的研发是势在必行的。

电动机械增压器就是一项很不错的革新技术,不要被机械增压器的名字所迷惑,它与传统的机械空气压缩机毫无关系,而后者提高动力输出的方式是通过向发动机气缸燃烧室导入更多的空气和燃油。电动机械增压器简单来说是一个风扇,把可用空气加压流入发动机进气系统。

现在的 F1 赛车和奥迪 R18 勒芒赛车采用了涡轮增压器和电动机械增压器的混搭组合,用以获得更强的马力和更迅捷的油门响应。目前电动机械增压器技术还处于研发初期,即便是赛车规格的产品也无法做到完美的质量和性能保障,然而这项高新技术装置在增压进气系统中的应用前景还是一片光明的。

2025 年美国汽车制造业将强制执行每加仑燃油支持车辆行驶 54.5 英里的燃料使用效能标准,那时电动机械增压器相关产品也将变得成熟。从主要组成零部件来看,电动机械增压器包括一个涡轮增压器和一个直流电动机;这两部分通过金属棒和低摩阻中心支撑轴承联系起来。

电动机械增压器是如何工作的呢?简单来说,这项工程杰作利用了一个开关磁阻电动机,转速达到了每分钟上万转,每转一圈耗时要低于眨眼耗时。直流电动机利用电能发挥其效用,而电能来自于电池组,可以通过制动能量回收等方式获取。得益于直流电动机的使用,相比于仅由废气驱动的涡轮,电动机械增压器另一端的涡轮增压器启动更迅速。

和普通涡轮增压器或者皮带传动离心式增压器的工作方式相同,电动机械增压器也是压缩空气,然后输送到气缸中完成更强烈的燃烧做功冲程。与常规增压进气系统存在的最大不同点是,电动机械增压器中的电动机用于加速压缩机的旋转,而不是直接作用在排放废气上。而常规增压方式在大众搭载 TDI 发动机的车型和公路战神日产 GTR 上非常常见。

电动机械增压的本质

电动机械增压器在本质上,是利用电动机的辅助,让涡轮增压器在更短的时间内获得更高的增压压力密度,不仅提升了车辆的加速性能,还减少了燃油消耗,同时降低了一氧化碳排放量。但是电动机械增压器也存在一些小局限:电动机能够改善低速增压压力,却无法帮助提高发动机的转速极值;在高转速下,涡轮增压器只是由排放废气驱动。

现在有没有可能购买到使用电动机械增压器的车型?可以买到,但必须有足够的钱来支付一辆一级方程式赛车。在 eBay 零部件市场也能够买到电动机械增压器,但这里不推荐为车辆安装这种部件,因为市场上现在见到的绝大多数产品都是华而不实的,很难真正起到提高动力的作用。还是安心等待几年吧,那时肯定会有装配电动机械增压器的乘用车出现。一些主流汽车制造商已经开始研发电动机械增压器,其中最知名的要数起亚和奥迪,二者分别发布了搭载电动机械增压器的 Optima T-Hybrid 概念柴油车和 RS5 TDI 概念车。

在今年早些时候奥迪公司发布 RS5 TDI 概念车的同时,还发布了 A6 TDI 概念车。问到 A6 TDI 概念车与普通 BiTDi 车型的区别,那就是把两个废气驱动涡轮增压器其中之一用电动机械增压器取代了。在电动机械增压器的辅助下,TDI 概念车 60 到 120 公里/小时的加速时间缩减到 8.3 秒(BiTDI 加速时间 13.7 秒);而且这样的加速性能是在发动机转速低于 1500 转/分钟的条件下完成的,这一点是普通涡轮增压无法做到的。正是由于如此出色的动力性能,下一代奥迪 A8 和 Q7 车型也很有可能采用废气驱动涡轮增压器和电动机械增压器的组合。

电动机械增压器何时能够批量化生产现在还不得而知,但可以肯定这项产品代表着未来汽车驱动技术的发展方向。奥迪研发部主席 Ulrich Hackenberg 说过,A6 TDI 概念车的相关技术将在 2016 年投放市场;除此之外,梅赛德斯奔驰研发部主席 Thomas Weber 认为电动机械增压器能够很好地取代二级式涡轮增压器,如果他们开发出质量过硬的 48 伏系统,将大幅度加速电动机械增压器的使用。因此电动机械增压器的推广势不可挡,让我们安心等待那一天的到来。

(转载自盖世汽车网)

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