当前位置: 首页 文章

F1技术下放!涡轮迟滞的终极克星要来了

2020-07-01 浏览:3394 评论:0


汽车发展历程除了涡轮化,还有就是电气化,像电动助力刹车/转向、电子节气门、电动燃油泵、电动涡轮泄压阀……如果“涡轮”也电气化是不是就可以很好的解决涡轮迟滞问题了?

是,尊贵的F1赛车已经在享用这一技术,而民用车暂时没有……

不过也快了,奔驰确认梅赛德斯-AMG下一代高性能车型的发动机,将会引入eTurbo电动辅助涡轮增压技术,其技术直接来自于梅赛德斯-AMG一级方程式赛车车队。



这要从涡轮增压的动力源开始说。

涡轮增压的动力来自于废气,工作得好不好就看废气怎么吹动涡轮叶片了。发动机运转时的转速有高有低,在低转速的时候排气压力较低,驱动涡轮的动力自然较小,增压效果比较一般。

要是转速达到一定的高转速,更大的排气压力会是涡轮的“补品”,此时就能更好的发挥出增压效果,带来更强的动力输出。


所以,当我们开着一台涡轮增压车型,踩下油门要等发动机达到一定转速,才能感受到动力的迸发,这就是涡轮迟滞。


动力源的不同,使得电动涡轮增压可以从根本上解决涡轮迟滞。采用电机驱动不用理会发动机转速的高低,通过软件来控制比起阴晴不定的废气自然要更稳定、更可控。

除了高高在上的电动涡轮,优化涡轮迟滞的方法其实不少。

单涡轮双涡管是优化涡轮迟滞的技术,简而言之就是优化排气,减少排气干涉,让吹动涡轮叶片的废气更连贯、有力。


内置气缸盖排气歧管技术也有同样的功效,因为排气歧管被大大缩短,废气也就能更快的抵达涡轮,从而一定程度上减轻涡轮迟滞。


采用小惯量涡轮是不少厂家的做法,通过轻量化材料和减少叶片的直径等,来降低涡轮的转动惯量。如此一来,即使在转速较低的情况下,废气也能很好的吹动叶片,带来较好的增压效果。

大概原理就像采用轻质量飞轮,又或是降低簧下质量,让它们起转不那么费劲,提升响应速度。

但是,单纯的采用小涡轮会顾此失彼,中低转速可以有一个较好的工作状态,而到了高转时的增压效果就不明显了。另外,小涡轮也只是优化涡轮迟滞,并不能完全消除这一现象。


大小涡轮一起上?这就不提一提可变截面涡轮了,比如保时捷、大众就有在用!

这一技术主要是通过改变导流叶片的展开角度,得到不同的涡轮截面。疗效可以试想下水龙头,出水口截面大的时候,水流(废气)不快力也小。当我们堵住一点让截面变小,水流量不变但流速快了,动能更强了,这就是可变截面涡轮的精髓所在。

简而言之,可变截面涡轮技术就是在一颗涡轮本体里面,同时获得一大一小的涡轮!


但是,归根结底动力源还是依赖于废气,完全消除迟滞是不可能的。所以,还是得请出电动涡轮增压~


梅赛德斯-AMG的电动涡轮增压技术不是自个儿完成的,而是和盖瑞特(Garrett)一起研发,后者是全球最大的涡轮增压器供应商之一。

因为采用电机驱动,不再依赖废气,使得电动涡轮可以在任何工况下,保证发动机有合适的、足够的进气压力,就算是低转速也能爆发大扭矩。所以这项技术可以解决不少矛盾,比如响应快的小涡轮却不适合大功率输出,增压压力高的大涡轮却迟滞严重……


AMG和盖瑞特合作的电动涡轮,电机很小巧,长度只有4厘米左右。他们是直接将电动机集成在了废气涡轮结构上,是并联工作的状态。

这时候对电机的考验极其严苛,要知道涡轮增压工作时的温度能达到600℃甚至突破1000℃,电机材料能不能撑住是一大问题。


为了解决高温对增压器的影响,其冷却回路是和发动机冷却系统相连的,也就是水冷散热。

电动机直接和废气涡轮与压气机叶轮之间的轴体相连,意味着电机也要有很高的转速。而AMG的eTurbo的电机最高可以用17万转/min的转速来驱动涡轮增压器!


虽然是来自于F1赛车的技术,但它可不只是为了性能而生。

电动涡轮除了可以解决涡轮迟滞,带来更好的动力输出,也可以在电动涡轮增压和废气涡轮的相配合下,实现更高的燃油经济性,达到节能减排的目的。

曾经盖瑞特表示,用这项技术可以帮助欧洲车企满足欧7排放标准。


将涡轮的动力源在废气的基础上再加个电动机,看起来很简单的事儿,为什么普及这么难?成本、技术实力,就已经是两座很难跨过的大山!

另外,盖瑞特也不是只有跟奔驰有一腿,和奥迪也有在研发电动涡轮增压技术。接下来似乎就变成了奔驰和奥迪的赛跑,看看谁能率先量产了~

声明:本文由太平洋号作者撰写,观点仅代表个人,不代表太平洋汽车。文中部分图片来自于网络,感谢原作者。
混动时代
相关阅读

热门文章

|