贝得来

来自于F1技术 解读AMG电动涡轮增压系统

  纠错  2020/6/24 10:54:00  纠错 推荐指数: ★★★   加入股票网

下一代AMG车型的买家有福了!因为官方宣布了下一代新车将引入来自于F1一级方程式赛车的技术——电动涡轮增压系统。都是带“T”的汽车,但未来的AMG绝对会给你不一样的体验。为什么这么说?看完文章就知道了!

● 带“T”的车这个痛点难以消除

涡轮增压发动机已经被大众所熟悉了,它相比自然吸气发动机有着诸多的优势,同排量机型功率大、扭矩高,但涡轮增压发动机一直有一个难以解决的问题:涡轮迟滞。如今的涡轮增压机器会用小惯量涡轮来尽量消减迟滞现象,但本质上它还是不能完全解决这个痛点。

 为啥有涡轮迟滞现象?由于涡轮增压器完全靠排出的废气来推动,所以当发动机低转速运行,排气压力较低,涡轮增压器对进气空气的增压效果不明显;只有当发动机达到一定高的转速,增压器才能发挥出足够的增压效果,发动机才能产生“超频”的性能。例如下面这张曲线图,发动机到达A点(1400转左右)输出最大扭矩。

小惯量涡轮是近些年的一个概念,它是指通过轻量化材料和减小叶片的直径来降低涡轮的转动惯量,简单理解就是选择了“小涡轮”,小涡轮更轻,发动机在较低转速下,排气口出来的废气就能将它吹出很高的转速,以此来削减涡轮迟滞。

小惯量涡轮确实能够改善涡轮迟滞,但它是有局限性的,不能完全消除迟滞现象。另外,小惯量涡轮适用于中低转速,而当发动机转速较高时(例如5000转以上),由于小惯量涡轮的直径小,增压效果便不明显了,功率和扭矩也很难再上一个台阶。

● 奥迪SQ7早就量产了?No,那只是过渡产品

随着汽车电气化程度不断提升,尤其是48V电压系统的量产化,为了解决涡轮迟滞现象,有些厂商推出了电动增压技术。2016年,奥迪SQ7 4.0TDI车型的柴油发动机上首次量产了48V电动增压技术。

SQ7的“三增压器”原理非常复杂,但你可以简单理解为,像混合动力汽车原理一样,电动增压器与废气涡轮增压器有着各自的高效时刻,中低转速下电动增压器参与工作,高转速下(电动增压关闭)废气涡轮增压器为主导作用。

但是!从奥迪SQ7发布至今4年时间过去了,这种复合型增压技术并没有太大范围的推广开,一部分原因可能是高昂的开发成本,另一种原因是它还有一个缺点,耗电量高!这台48V电压驱动的压缩机最大功率为7kW,SQ7后备厢里的0.47kWh的小电池组并不能长时间为其提供电能,所以一定程度上限制了它的工作范围。

然而还有另外一个可能因素!车企认为这仅仅是一种“过渡方案”,真正的电动涡轮增压技术即将出现。

● AMG真正的电动涡轮增压技术

终于,2020年的梅赛德斯-AMG宣布了:下一代AMG车型将会搭载电动涡轮增压技术,目前项目已处于开发的最后阶段。而这才能真正称之为电动涡轮,因为它将电动机直接集成在了传统废气涡轮增压结构上,电动机直接驱动了涡轮(而非串联在进气管路中的压缩机)。

并不是之前车企们没有想到将电动机直接集成在废气涡轮增压器上,而更多的是因为电机技术不允许。由于涡轮增压器在工作时温度极高,往往达到600摄氏度(甚至1000摄氏度)以上,高温下电机材料很难经受考验。另外,涡轮增压器的转速很高,每分钟以几万到十几万转工作,所以加入的电动机也需要超高的转速才能与之匹配。

帮助AMG实现涡轮增压器电气化的是大牌供应商盖瑞特(Garrett),此前有消息曝光,盖瑞特正在与奥迪合作在一辆Q7车型上试验这项电动涡轮增压技术。因此,未来梅赛德斯-AMG和奥迪谁将率先量产,大家可以猜测一下了。

这项技术到底牛在哪?

这项电动涡轮增压技术来自于F1一级方程式赛车,它解决了小涡轮响应快、峰值压力低和大涡轮响应慢、峰值压力高之间的矛盾问题,很好地避免了小涡轮与大涡轮各自弊端,让车辆能够在全工况下都有足够大的进气压力,低转速下也能迅速地爆发出强大的扭矩。

这项有赛场转向民用的技术,并不单单是为了解决涡轮迟滞,在电动涡轮增压与废气涡轮增压的结合下,发动机也将实现更高的燃油经济性,以及节能减排效果。此前,盖瑞特也宣布过依靠此技术能够帮助欧洲车企实现发动机的欧7排放标准。

● 写在最后

某种意义来讲,前面提到的SQ7上的电动增压器是与废气涡轮增压器串联工作,而下一代AMG发动机引入的电动机是与废气涡轮并联工作,电动机与高温的增压器布置在一起,即便使用了水冷散热,但仍将面临着诸多挑战。

新技术的量产推广往往都意味着高昂的开发成本和诸多的可靠性挑战,不过近些年梅赛德斯在F1战场的六连冠实力,让我们也对这项由F1赛场转而民用的“黑科技”充满了期待和信心。剩下的疑问可能仅仅是,奥迪和AMG哪个品牌率先量产了?

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