奔驰搞出了电动“佩奇” 帮汽油车续命的新救星

发布时间:2020-07-01      点击:

  奔驰旗下专注于高性能车的子品牌 AMG,宣布将在下一代 C63 配备的 2.0T 四缸机上,应用一个全新的黑科技部件,电子涡轮增压器。这可能是汽油时代尾声,电力加持下的另一处巅峰。

  涡轮增压到底是个啥,之前借各种契机讲过好几次了(可参阅《涡轮增压“过气”了?》和《汽油车努力起来,真没电动爹什么事儿》)。再直白点说,《啥是佩奇》里那个鼓风机大家都知道长啥样,装在车上就能往发动机气缸里强行灌空气。如果这个“车载佩奇”灌风的动力,是发动机排出废气的机械能,这就是涡轮增压。废气排得越猛,“佩奇”干活就越卖力,就这么个事儿。

  所以涡轮迟滞也很好理解了。要想让“佩奇”干活儿,发动机得自己先使劲儿,这么一个时间差和流程差,就导致“佩奇”出力多多少少总会晚一拍,这就叫涡轮迟滞。

  为啥非要用涡轮、非要增压?一直到上个世纪末,汽油车世界里,不带任何增压的所谓自然吸气发动机才是主流,涡轮增压只是“另一种选择”。但自然吸气发动机发展了一个世纪,要继续提升动力眼前无非两条路:提高转速,或者加大排量。前者会牺牲日常用车工况,后者不利于能耗和排放。怎么办呢?加个涡轮,再减小排量。这样动力的“上限”被提升了,而日常低负荷时的能耗又降低了,bingo!

  有好处就必然有代价,首要的一点就是涡轮迟滞。因为迟滞现象的客观存在,涡轮增压的发展也有极限。到了十几年后涡轮已经普及化的今天,涡轮增压发动机要继续提升动力,无非换用更大号涡轮、提高涡轮增压值。然而更大的涡轮惯性更大,意味着更严重的迟滞:想让大号佩奇干活儿,您得等更久。所以增压值不能无限制的提高,不然动力峰值是上去了,日常开着却不好受。

  为了尽可能实现提高动力但不加剧迟滞,人们也尝试了很多种办法:双涡轮,把一个大号涡轮换成俩小号涡轮;双涡管,更科学地利用好排气脉冲;可变截面涡轮,让同一个涡轮“敏感度”可变……不过这些措施,作用终归都是有限的,机械手段减小迟滞的潜力已经被挖掘殆尽。

  如今电气化大潮扑面而来,表面上,汽油车似乎与新生的电动车势不两立,而背地里,它们暗搓搓早就对电动化投怀送抱了。祖国从小就教育我们,分裂对立没有出路,融合互通才是正道的光。

  随着 48V 电气系统逐渐普及,既然有了电,废气驱动的涡轮增压总会慢一拍,那么直接用电机来驱动涡轮不就好了?

  好想法,工程师们也确实尝试这么做,但一直到奔驰与涡轮供应商盖瑞特(Garrett)合作研发,即将用于下代 AMG C63 上的这一颗,才算得是真正意义上的电动涡轮。

  之前,量产装车的电驱动涡轮增压,其实也仅有奔驰和奥迪两家。2016 年,奥迪在其新一代 TDI 柴油机上率先使用了电涡轮,但直到目前为止仅用于柴油发动机,所以暂时和我国市场无缘。2017 年,奔驰推出的直列六缸发动机 M256,成为了应用电涡轮的第二个案例,现在的 S450、GLE450 等都在用。

  奥迪的方案,是在传统废气涡轮与发动机之间,布置一个小型的电动涡轮,奥迪称之为电力驱动压缩机 EPC(Electric Powered Compressor)。在废气涡轮/主涡轮来不及快速建立压力时,EPC 在电力驱动下可在 1/4 秒内达到 70000 转/分,压力升高几乎是一瞬间,从而起到消除涡轮(主涡轮)迟滞的作用。

  奔驰之前的方案与之类似,但稍有不同。相同的是奔驰 M256 也采用主废气涡轮+辅助电涡轮的组合,不同的是奔驰将电涡轮放在了主涡轮边上,而奥迪的电涡轮离主涡轮较远偏居一偶。和奥迪的方案相比,奔驰的这个废气+电双涡轮更紧凑更集中化,比较容易移植到其他型号发动机上。(如果你好奇心更重的话,这种不同,是因奥迪将电涡轮放在了中冷器之后、靠近发动机进气的位置,而奔驰的电涡轮在中冷器之前、与主涡轮靠得更近。)

  二者的大体思路,都没有抛弃或改造原有的废气驱动涡轮,而是在进气管路上另辟一条“路”安排电涡轮:主涡轮出现迟滞时通过开闭阀门,将空气引向电涡轮那条路,让电涡轮先帮忙接一把手,主涡轮压力起来之后再给接回来。这样的思路简单易实现,但毕竟新增了一堆部件,成本和效率上必然吃亏。

  而到了本文真正的主角,奔驰 AMG 与盖瑞特研发的新电动涡轮技术,废气涡轮和主涡轮终于合二为一。一台厚度仅为 40mm 的超小型电机,被塞进了传统废气涡轮增压器的中心轴上、排气涡轮一侧与进气压缩机之间。

  在传统涡轮中集成电机,首先难在空间小,其次是工作环境实在太恶劣。要知道,涡轮增压器,尤其是其废气涡轮一侧,堪称是整辆汽车环境最为艰苦的“工位”。发动机高负荷运转时排出的废气,可以让排气侧涡轮升温到 600~1000 摄氏度;另一侧虽然进来的是新鲜空气,但经过压缩后空气也会升温;涡轮和压缩叶轮,各自转速高度数万转,高转速又会带来巨大热量。再加上电机本身运转时也会大量发热,在如此狭小的空间布置一台电机,要想满足其散热需求让它正常工作,难度可想而知。

  目前已知的信息,奔驰是将发动机的冷却水路直接引入对涡轮电机散热。这可以解释为什么这款电动涡轮系统,是被奔驰旗下高性能品牌 AMG 率先使用:对于这些终极驾驶机器,更小更紧凑是非常有价值的,而强大的散热系统本来就是必须的。

  电机驱动,意味着可以完美消减掉涡轮迟滞。只是少点迟滞吗?别忘了,迟滞是阻碍使用大号涡轮的拦路虎,消除迟滞意味着可以使用更大的涡轮增压器,也就意味着更高的动力上限。按照预计搭载的 C63 车型发展脉络,搭载电动涡轮后的 AMG 2.0T 发动机,保守估计也将输出不少于 450 马力(现在的 M139 已经有 421ps)。更不要说,这样的动力还是以零迟滞的线性输出。

  电动化,确实是拓宽汽车未来发展的利器——不论在电动车身上,还是在汽油车身上,最终导向都是更快、更强、同时更省。

  面向未来,把电机放在涡轮内部,还会引来一个未来遐想。其实在现在的 F1 赛车上,涡轮增压器也同轴连接着一个电机,F1 中称作 MGU-H 热能回收电机。由于电机通常可以实现反转发电,意味着电动化的涡轮增压器理论上可以去掉泄压阀(用来释放多余的排气压力),将多余压力作用于电机用来发电,这对于混动化的电涡轮汽车来说是宝贵的资源。当今 F1 动力系统高达 50% 的热效率,其中 MGU-H 电机功不可没。

上一篇:我想问问国产电动阀门有哪些品牌
下一篇:名牌阀门十大品牌是哪些
友情链接
地址:广州开发区北京中路688号 电话:0898-6383788 传真:0898-6964399 Copyright © 2002-2011 新澳门游戏城 版权所有