翼凯龙电动汽车,汽车厂家都在努力做低惯量涡轮增压器,那为什么不做电子涡轮呢?

涡轮增压相信很多人都知道,但是具体涡轮增压是怎么玩的呢?低惯量涡轮和电子涡轮又分别是什么呢?这我们需要先了解涡轮增压的玩法翼凯龙电动汽车。

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简单解析一下,一个涡轮增压器由两个涡轮风叶组成,他们两个是同轴连动的,像海尔兄弟一样。一个位于发动机的废气排气管,我们把它称为废气风叶,由发动机产生的废气推动(简单点说是用废气来吹动的,发动机转速越高,产生的废气吹动力越大,这边的废气涡轮风叶转速越快)。

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由废气风叶同轴连动的是进气风叶,它位于进气管部分,随废气风叶,以相同的转速转动,其目的是吹动更多的空气进入发动机燃烧室,配合行车电脑程序,在更多空气进入燃烧室同时,喷油量对应增多,提供更好的燃烧效率,可以迅速把发动机转速提高,达到提高汽车的动力输出的目的。

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如果忽略发动机的耐用性,以纯理论来说,涡轮增压是可以一个无限循环的增压过程,只要发动机承受得住高温高压,这一边发动机排出废气推动涡轮风叶高速转动,那一边废气风叶带动进气风叶高速运转,给发动机推进更多空气,更高效率燃烧意味着更大量废气排出,加剧推动废气风叶,带动进气风叶更大量的空气进入。

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如此循环下去,理论上说发动机输出马力可以无限大,前提是发动机扛得住。这是为什么三菱的拉力神车 Evolution 改装车随便就可以压榨出超过 600-700 匹的马力,而丰田的牛魔王 Supera 涡轮增压改装车可以随便秒杀像法拉利,兰博坚尼的这些原厂超跑。

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能装上涡轮的汽车,一定是追求更强大的动力。所以早期的涡轮增压几乎都使用高惯量的涡轮。高惯量涡轮的特点有几个,涡轮尺寸较大,涡轮风叶重量大,同时涡轮启动的所需转速较高(一般 3000 转以上才启动,粗暴点说是需要较大量的废气才能吹动重量较大的涡轮风叶)。

因为这些特点,在发动机高转速下的启动涡轮增压,带来的进气效果就尤其凌厉,可以不客气地说是发了疯一般推着汽车往前走。

但是缺点也很明显,第一,尺寸大,重量大的涡轮风叶需要在发动机高转速下,产生量足够多的废气才能推动,换句话说就是费油。

第二,由于带来进气效果好,涡轮一旦启动的瞬间,汽车动力输出瞬间也上了一个档次,顿挫感十分强劲,驾驶体验突兀。

随着环保法规不断严格,很多厂商都推出了涡轮尺寸较小,涡轮风叶重量轻,比较容易在低转速就能吹动的涡轮,这就是低惯量涡轮增压。

低惯量涡轮没有高惯量涡轮带来的动力提升来的强劲。它在发动机转速1000左右启动,意在辅助汽车中低速起步的动力需求,在较低的转速提供满意的动力。

其优点刚刚好就是比较省油和很小的涡轮启动顿挫感。目前多装备在主流家庭用车上,低惯量涡轮可以顾及到燃油经济性,相对够用的动力表现,行驶的顺畅感和主要是保证发动机的耐用程度。

电子涡轮增压和废气驱动的涡轮增压原理相同,只是驱动的方式改为电力驱动。而驱动电子涡轮的电力则需要汽车蓄电池和发动机负载。

电子涡轮具有以下优点:1、废气涡轮需要发动机达到一定转速才能介入,而且停止时存在惯性,这就产生了迟滞。电动涡轮的介入和停止都可以是随时随地的,没有迟滞。2、其原理及构造更加简单,带来的好处就是安装方便、成本降低。

当然它的缺点也十分明显,目前市面上的汽车都是装备 12V 电源,电子涡轮的转动也是靠这块 12V 的电源提供动力。然而这块 12V 的电源电压有限,在给电子涡轮提供驱动力的同时,其实发动机在不断地给电源充电,换言之,电子涡轮增加发动机的负担,影响发动机工作效率。

而且,假如电子涡轮长时间工作,势必给蓄电池带来很大压力,寿命会迅速下降。

另外,相比废气驱动涡轮转速非常高,达到几万到十几万转每分钟,这 12V 的电源提供的驱动力只能够驱使电子涡轮大部分工况下,只能达到一万多的转速,增压的效果比较低,远没有废气涡轮增压大。

正因为工作效率低,增加发动机额外负载这些因素,导致电子涡轮并没有被主流车厂使用。

不过事情在今年出现了转机,随着奔驰和奥迪发布他们使用 48V 电源的车型,电子涡轮重新回到了主流车厂的视野中。

我们以欧洲新发布的 2018 奔驰 S 500 轿车为例,它装备了一套 48V 轻混动,双涡轮增压(废气涡轮和电子涡轮)的动力系统。可以说这套 48V 轻混动系统为奔驰整一套动力体系提供强而有力的坚强后盾。

48V 的电源系统好处是,可以直接带动空调,刹车真空助力汞,最重要的是能够提供起步时所需要的驱动力以及为电动涡轮提供足够的驱动力。 这些功能在常规 12V 电源的汽车上,是需要发动机能量去负载。

比较新鲜的是电子涡轮增压这个东西,奔驰采用的是博格华纳的 eBooster 电动增压器技术。它采用直流无刷电机,由 48V 电压驱动,响应的速度非常快,资料显示在 0.3 秒内可以加速至 7000 转。

eBooster 电动增压器接在涡轮增压器的后端,相比涡轮增压器来说,它能够主动控制增压器转速。在发动机低转速工况,涡轮增压器还没发挥最大增压效能的时候,它能辅助增加向气缸内导入的空气,因此涡轮迟滞现象便能够很好的解决。

电子涡轮增压器在增压系统里只是一个辅助角色,它是涡轮增压器的一位给力队友,但它并不是一直处于工作状态的,在较高的发动机转速下,涡轮增压能够自身获得足够推动力时,电动增压器便会停止转动,以节约电能。

未来,相信越来越多车厂会选择 48V 轻混动动力系统,意味着追求动力和环保的同时,更多车型将会同时装备上废气涡轮和电子涡轮增压。

在新能源汽车还没有能够大行其道之前,这种 48V 轻混动动力系统必然成为通往新能源过渡期最好的形式。

2022-06-10

2022-06-10