解決遲滯電子式渦輪增壓器量產(chǎn)在即

不管怎樣，在電動(dòng)馬達(dá)介入后，渦輪響應(yīng)不再受轉(zhuǎn)速影響，而且響應(yīng)速度比傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓器更快，因而遲滯現(xiàn)象從理論上將得到解決。

Text：王劍/Design：郭夢(mèng)康

美國(guó)《消費(fèi)者報(bào)告》雜志和福特汽車(chē)公司最近在打嘴仗，關(guān)于渦輪增壓省不省油。

前者測(cè)試了福特2013款渦輪增壓版的蒙迪歐和寶馬的328i、X3，發(fā)現(xiàn)只有寶馬表現(xiàn)不錯(cuò)，而福特的1.6T比同級(jí)別豐田凱美瑞、本田雅閣，不僅油耗高，而且速度慢，無(wú)論如何，這條消息有點(diǎn)讓人失望。

可是，這并不是最重要的問(wèn)題， 渦輪增壓已經(jīng)大勢(shì)洶洶，在2017年，全球可能會(huì)有40%的新車(chē)都會(huì)帶“T”，而哪輛車(chē)的“T”更好？這是后話，有待檢驗(yàn)，不過(guò)好消息是，在這種趨勢(shì)之下，倒可以催促企業(yè)提供更豐富的渦輪增壓產(chǎn)品。

比如，法國(guó)零部件企業(yè)Valeo在幾年前就向媒體展示過(guò)自己設(shè)計(jì)的一系列電子式渦輪增壓產(chǎn)品，并且稱這些產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，比如在12伏特汽車(chē)電子系統(tǒng)上，電子式增壓器對(duì)節(jié)油的貢獻(xiàn)為8%～10%。

這套電子式渦輪增壓系統(tǒng)的原理是，利用一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，因?yàn)楣β蚀笮〔煌?，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)時(shí)介入，也可以全權(quán)承擔(dān)自始至終的增壓工作，從而解決渦輪遲滯，提高燃油經(jīng)濟(jì)性等。

除了可以匹配傳統(tǒng)的12伏特、24伏特電子系統(tǒng)架構(gòu)的汽車(chē)，Valeo的電子渦輪產(chǎn)品還適用27伏特以下的超級(jí)電容汽車(chē)；除了能夠搭載在1.0L～2.4L的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)型上，對(duì)于1.0L～4.0L的汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也有相應(yīng)的產(chǎn)品策略。

那么在汽車(chē)企業(yè)呢，奧迪、斯巴魯以及寶馬等也在這方面努力著。顯然，奧迪決定做的更好一些。在其2013年～2016年130億歐元的研發(fā)投資中，有一部分會(huì)用于更低油耗的燃油動(dòng)力系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，比如這套電子式渦輪增壓。有傳言在2014年量產(chǎn)的A4將會(huì)使用這項(xiàng)技術(shù)。

而從技術(shù)角度，斯巴魯做的更為激進(jìn)。預(yù)計(jì)在2013年，翼豹WRX車(chē)型會(huì)使用這項(xiàng)技術(shù)，不過(guò)屆時(shí)不會(huì)像奧迪只是用一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)的時(shí)候，帶動(dòng)渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，他要把增壓的全部工作都交給功率較大的電動(dòng)馬達(dá)，不再是發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，以做到自始至終滿足增壓要求，告別渦輪遲滯。

寶馬也有類(lèi)似的動(dòng)作，但是從原理上與奧迪更為相近，也就是并沒(méi)有像斯巴魯一樣，把增壓工作全部交給電動(dòng)馬達(dá)，而是在低轉(zhuǎn)速、廢氣排量相對(duì)不充足的時(shí)候，電動(dòng)馬達(dá)才會(huì)介入工作，高轉(zhuǎn)速時(shí)，廢氣則開(kāi)始驅(qū)動(dòng)渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)。

不管怎樣，在電動(dòng)馬達(dá)介入后，渦輪響應(yīng)不再受轉(zhuǎn)速影響，而且響應(yīng)速度比傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓器要快很多，因而遲滯現(xiàn)象從理論上將得到解決。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在結(jié)構(gòu)上，由于不再接觸廢氣，不用再在高溫的惡劣環(huán)境中工作，其壽命、耐久性、進(jìn)氣效率都有提高。

可是需要注意的是，由此也帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，也就是先前說(shuō)到的，由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的渦輪，與廢氣渦輪之間銜接的平順性會(huì)怎樣？另外，高轉(zhuǎn)速的電機(jī)同樣會(huì)產(chǎn)生一定熱量，這部分熱量該如何有效地散去？

看來(lái)，一切還有待驗(yàn)證，從油耗到操控感受，不過(guò)有可能在2017年，我們身邊每4輛新車(chē)中，就有一輛是渦輪增壓車(chē)型，在韓國(guó)則是一半，歐洲幾乎全都是，不知道人們準(zhǔn)備好接受這一事實(shí)了沒(méi)有，只是希望這些企業(yè)已經(jīng)做好了技術(shù)準(zhǔn)備。

什么是渦輪遲滯以及4種解決方法

渦輪遲滯——目前我們見(jiàn)到的絕大多數(shù)渦輪增壓系統(tǒng)，都是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣來(lái)做功，但是在駕駛者踩下油門(mén)，到廢氣量足夠推動(dòng)渦輪做功的這段時(shí)間差，就是渦輪遲滯。

電子式渦輪增壓

利用一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，因?yàn)楣β实牟煌?，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)時(shí)介入，也可以全權(quán)承擔(dān)自始至終的增壓工作，奧迪屬于前者，以滿足低轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩輸出并減少渦輪遲滯。預(yù)計(jì)于2013年上市的翼豹WRX屬于后者。

不管怎樣，在電動(dòng)馬達(dá)介入后，渦輪響應(yīng)不再受轉(zhuǎn)速影響，而且響應(yīng)速度比傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓器快很多，因而遲滯現(xiàn)象從理論上將得到解決。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在結(jié)構(gòu)上，由于不再接觸廢氣，不用再在高溫的惡劣環(huán)境中工作，其壽命、耐久性、進(jìn)氣效率都有提高。

可變截面渦輪

同樣是解決當(dāng)廢氣量不充足的時(shí)候，如何讓渦輪葉片開(kāi)始工作。那么通過(guò)調(diào)整葉片外圍的角度呢？當(dāng)廢氣量不足時(shí)，縮小渦輪外圍葉片間隙，提升廢氣流速來(lái)加速推動(dòng)渦輪，以改善渦輪遲滯。而當(dāng)高轉(zhuǎn)速?gòu)U氣量充足時(shí)，則反之，使渦輪內(nèi)壓力不會(huì)過(guò)高。

更輕的渦輪葉片

一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，產(chǎn)生足夠量的廢氣，渦輪增壓才開(kāi)始工作，而在廢氣量不充足的時(shí)候，鈦合金渦輪葉片由于具有相對(duì)更輕的質(zhì)量，也可以開(kāi)始介入工作，減少渦輪遲滯。

串聯(lián)式雙渦輪

除了改變?nèi)~片外圍角度，如果是雙渦輪結(jié)構(gòu)，一個(gè)小渦輪在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速?gòu)U氣量不充足的時(shí)候工作，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高，再由大渦輪接手，提供更大的增壓值，來(lái)大幅提升功力。