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解决迟滞电子式涡轮增压器量产在即

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不管怎样,在电动马达介入后,涡轮响应不再受转速影响,而且响应速度比传统废气涡轮增压器更快,因而迟滞现象从理论上将得到解决

Text:王剑/Design:郭梦康

美国《消费者报告》杂志和福特汽车公司最近在打嘴仗,关于涡轮增压省不省油。

前者测试了福特2013款涡轮增压版的蒙迪欧和宝马的328i、X3,发现只有宝马表现不错,而福特的1.6T比同级别丰田凯美瑞、本田雅阁,不仅油耗高,而且速度慢,无论如何,这条消息有点让人失望。

可是,这并不是最重要的问题, 涡轮增压已经大势汹汹,在2017年,全球可能会有40%的新车都会带“T”,而哪辆车的“T”更好?这是后话,有待检验,不过好消息是,在这种趋势之下,倒可以催促企业提供更丰富的涡轮增压产品。

比如,法国零部件企业Valeo在几年前就向媒体展示过自己设计的一系列电子式涡轮增压产品,并且称这些产品已经经过验证,比如在12伏特汽车电子系统上,电子式增压器对节油的贡献为8%~10%。

这套电子式涡轮增压系统的原理是,利用一个电动马达,因为功率大小不同,可以在发动机低转时介入,也可以全权承担自始至终的增压工作,从而解决涡轮迟滞,提高燃油经济性等。

除了可以匹配传统的12伏特、24伏特电子系统架构的汽车,Valeo的电子涡轮产品还适用27伏特以下的超级电容汽车;除了能够搭载在1.0L~2.4L的自然吸气发动机的车型上,对于1.0L~4.0L的汽油或柴油发动机也有相应的产品策略。

那么在汽车企业呢,奥迪、斯巴鲁以及宝马等也在这方面努力着。显然,奥迪决定做的更好一些。在其2013年~2016年130亿欧元的研发投资中,有一部分会用于更低油耗的燃油动力系统的开发,比如这套电子式涡轮增压。有传言在2014年量产的A4将会使用这项技术。

而从技术角度,斯巴鲁做的更为激进。预计在2013年,翼豹WRX车型会使用这项技术,不过届时不会像奥迪只是用一个电动马达在发动机低转的时候,带动涡轮运转,他要把增压的全部工作都交给功率较大的电动马达,不再是发动机排出的废气,以做到自始至终满足增压要求,告别涡轮迟滞。

宝马也有类似的动作,但是从原理上与奥迪更为相近,也就是并没有像斯巴鲁一样,把增压工作全部交给电动马达,而是在低转速、废气排量相对不充足的时候,电动马达才会介入工作,高转速时,废气则开始驱动涡轮运转。

不管怎样,在电动马达介入后,涡轮响应不再受转速影响,而且响应速度比传统废气涡轮增压器要快很多,因而迟滞现象从理论上将得到解决。第二个优点是,在结构上,由于不再接触废气,不用再在高温的恶劣环境中工作,其寿命、耐久性、进气效率都有提高。

可是需要注意的是,由此也带来一个问题,也就是先前说到的,由电动马达驱动的涡轮,与废气涡轮之间衔接的平顺性会怎样?另外,高转速的电机同样会产生一定热量,这部分热量该如何有效地散去?

看来,一切还有待验证,从油耗到操控感受,不过有可能在2017年,我们身边每4辆新车中,就有一辆是涡轮增压车型,在韩国则是一半,欧洲几乎全都是,不知道人们准备好接受这一事实了没有,只是希望这些企业已经做好了技术准备。

什么是涡轮迟滞以及4种解决方法

涡轮迟滞——目前我们见到的绝大多数涡轮增压系统,都是利用发动机排出的废气来做功,但是在驾驶者踩下油门,到废气量足够推动涡轮做功的这段时间差,就是涡轮迟滞。

电子式涡轮增压

利用一个电动马达,因为功率的不同,可以在发动机低转时介入,也可以全权承担自始至终的增压工作,奥迪属于前者,以满足低转时的扭矩输出并减少涡轮迟滞。预计于2013年上市的翼豹WRX属于后者。

不管怎样,在电动马达介入后,涡轮响应不再受转速影响,而且响应速度比传统废气涡轮增压器快很多,因而迟滞现象从理论上将得到解决。第二个优点是,在结构上,由于不再接触废气,不用再在高温的恶劣环境中工作,其寿命、耐久性、进气效率都有提高。

可变截面涡轮

同样是解决当废气量不充足的时候,如何让涡轮叶片开始工作。那么通过调整叶片的角度呢?当废气量不足时,缩小涡轮叶片间隙,提升废气流速来加速推动涡轮,以改善涡轮迟滞。而当高转速废气量充足时,则反之,使涡轮内压力不会过高。

更轻的涡轮叶片

一般情况下,发动机转速逐渐升高,产生足够量的废气,涡轮增压才开始工作,而在废气量不充足的时候,钛合金涡轮叶片由于具有相对更轻的质量,也可以开始介入工作,减少涡轮迟滞。

串联式双涡轮

除了改变叶片角度,如果是双涡轮结构,一个小涡轮在发动机低转速废气量不充足的时候工作,当转速升高,再由大涡轮接手,提供更大的增压值,来大幅提升功力。