不管怎樣,在電動馬達介入后,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:郭夢康
美國《消費者報告》雜志和福特汽車公司最近在打嘴仗,關(guān)于渦輪增壓省不省油。
前者測試了福特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,而福特的1.6T比同級別豐田凱美瑞、本田雅閣,不僅油耗高,而且速度慢,無論如何,這條消息有點讓人失望。
可是,這并不是最重要的問題, 渦輪增壓已經(jīng)大勢洶洶,在2017年,全球可能會有40%的新車都會帶“T”,而哪輛車的“T”更好?這是后話,有待檢驗,不過好消息是,在這種趨勢之下,倒可以催促企業(yè)提供更豐富的渦輪增壓產(chǎn)品。
比如,法國零部件企業(yè)Valeo在幾年前就向媒體展示過自己設(shè)計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)過驗證,比如在12伏特汽車電子系統(tǒng)上,電子式增壓器對節(jié)油的貢獻為8%~10%。
這套電子式渦輪增壓系統(tǒng)的原理是,利用一個電動馬達,因為功率大小不同,可以在發(fā)動機低轉(zhuǎn)時介入,也可以全權(quán)承擔自始至終的增壓工作,從而解決渦輪遲滯,提高燃油經(jīng)濟性等。
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,Valeo的電子渦輪產(chǎn)品還適用27伏特以下的超級電容汽車;除了能夠搭載在1.0L~2.4L的自然吸氣發(fā)動機的車型上,對于1.0L~4.0L的汽油或柴油發(fā)動機也有相應(yīng)的產(chǎn)品策略。
那么在汽車企業(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,有一部分會用于更低油耗的燃油動力系統(tǒng)的開發(fā),比如這套電子式渦輪增壓。有傳言在2014年量產(chǎn)的A4將會使用這項技術(shù)。
而從技術(shù)角度,斯巴魯做的更為激進。預(yù)計在2013年,翼豹WRX車型會使用這項技術(shù),不過屆時不會像奧迪只是用一個電動馬達在發(fā)動機低轉(zhuǎn)的時候,帶動渦輪運轉(zhuǎn),他要把增壓的全部工作都交給功率較大的電動馬達,不再是發(fā)動機排出的廢氣,以做到自始至終滿足增壓要求,告別渦輪遲滯。
寶馬也有類似的動作,但是從原理上與奧迪更為相近,也就是并沒有像斯巴魯一樣,把增壓工作全部交給電動馬達,而是在低轉(zhuǎn)速、廢氣排量相對不充足的時候,電動馬達才會介入工作,高轉(zhuǎn)速時,廢氣則開始驅(qū)動渦輪運轉(zhuǎn)。
不管怎樣,在電動馬達介入后,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。第二個優(yōu)點是,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、進氣效率都有提高。
可是需要注意的是,由此也帶來一個問題,也就是先前說到的,由電動馬達驅(qū)動的渦輪,與廢氣渦輪之間銜接的平順性會怎樣?另外,高轉(zhuǎn)速的電機同樣會產(chǎn)生一定熱量,這部分熱量該如何有效地散去?
看來,一切還有待驗證,從油耗到操控感受,不過有可能在2017年,我們身邊每4輛新車中,就有一輛是渦輪增壓車型,在韓國則是一半,歐洲幾乎全都是,不知道人們準備好接受這一事實了沒有,只是希望這些企業(yè)已經(jīng)做好了技術(shù)準備。
什么是渦輪遲滯以及4種解決方法
渦輪遲滯——目前我們見到的絕大多數(shù)渦輪增壓系統(tǒng),都是利用發(fā)動機排出的廢氣來做功,但是在駕駛者踩下油門,到廢氣量足夠推動渦輪做功的這段時間差,就是渦輪遲滯。
電子式渦輪增壓
利用一個電動馬達,因為功率的不同,可以在發(fā)動機低轉(zhuǎn)時介入,也可以全權(quán)承擔自始至終的增壓工作,奧迪屬于前者,以滿足低轉(zhuǎn)時的扭矩輸出并減少渦輪遲滯。預(yù)計于2013年上市的翼豹WRX屬于后者。
不管怎樣,在電動馬達介入后,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。第二個優(yōu)點是,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、進氣效率都有提高。
可變截面渦輪
同樣是解決當廢氣量不充足的時候,如何讓渦輪葉片開始工作。那么通過調(diào)整葉片外圍的角度呢?當廢氣量不足時,縮小渦輪外圍葉片間隙,提升廢氣流速來加速推動渦輪,以改善渦輪遲滯。而當高轉(zhuǎn)速廢氣量充足時,則反之,使渦輪內(nèi)壓力不會過高。
更輕的渦輪葉片
一般情況下,發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸升高,產(chǎn)生足夠量的廢氣,渦輪增壓才開始工作,而在廢氣量不充足的時候,鈦合金渦輪葉片由于具有相對更輕的質(zhì)量,也可以開始介入工作,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),一個小渦輪在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速廢氣量不充足的時候工作,當轉(zhuǎn)速升高,再由大渦輪接手,提供更大的增壓值,來大幅提升功力。