電動(dòng)渦輪介紹

長(zhǎng)期以來(lái)，柴油機(jī)技術(shù)一直是奧迪的重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域。自25年前生產(chǎn)出第一款搭載TDI發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)型以來(lái)，TDI技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。最近，奧迪將再次推廣關(guān)于TDI的新技術(shù)。有幸第一時(shí)間知道了重點(diǎn)內(nèi)容。讓我們偷偷看一下。

●電動(dòng)渦輪機(jī)

首先，它是一項(xiàng)重量級(jí)技術(shù)——電動(dòng)渦輪。其實(shí)，電動(dòng)渦輪并不是一個(gè)新話(huà)題，相關(guān)信息早在幾年前就已經(jīng)透露了。初期是基于3.0 TDI V6發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)的。

目前電動(dòng)渦輪增壓還不能完全替代傳統(tǒng)渦輪增壓，但它與傳統(tǒng)渦輪增壓協(xié)同工作，即在排氣壓力不足時(shí)，利用新增的電動(dòng)渦輪補(bǔ)充進(jìn)氣增壓，以彌補(bǔ)動(dòng)力不足和渦輪低速滯后的問(wèn)題。

電動(dòng)渦輪沒(méi)有排氣渦輪，所以整體體積比傳統(tǒng)渦輪小得多。結(jié)構(gòu)上，這個(gè)裝置取消了廢氣渦輪，代之以電機(jī)，只保留了負(fù)責(zé)進(jìn)氣口的葉輪，所以從機(jī)械的角度稱(chēng)之為電子葉輪更準(zhǔn)確，但從分類(lèi)的角度來(lái)看，我們還是沿用電動(dòng)渦輪的官方名稱(chēng)，更容易理解。

電動(dòng)渦輪增壓的功能與傳統(tǒng)渦輪增壓相同，只是驅(qū)動(dòng)渦輪的動(dòng)力源換成了電，所以渦輪的轉(zhuǎn)速不受廢氣壓力的限制，反應(yīng)速度更快。這種電動(dòng)渦輪機(jī)可以在一秒鐘內(nèi)將轉(zhuǎn)速提高到大約70，000轉(zhuǎn)/分，并且可以提供大于3巴的最高壓力。反應(yīng)速度和工作效率均優(yōu)于傳統(tǒng)汽輪機(jī)。

從運(yùn)行圖來(lái)看，將兩臺(tái)排量相同的3.0升TDI發(fā)動(dòng)機(jī)放在一起比較，裝有電動(dòng)渦輪的發(fā)動(dòng)機(jī)在低速區(qū)扭矩較大，峰值扭矩出現(xiàn)在1250-2000 rpm，而這個(gè)1250 rpm峰值扭矩的初始輸出轉(zhuǎn)速只比怠速高500 rpm左右。但是傳統(tǒng)渦輪增壓車(chē)型的峰值扭矩是1400-2800 rpm。通過(guò)對(duì)比可以看出，搭載電動(dòng)渦輪增壓的車(chē)型在低速時(shí)動(dòng)力輸出優(yōu)于傳統(tǒng)渦輪增壓車(chē)型，最大功率也有優(yōu)勢(shì)。

電動(dòng)渦輪使用48V電路

●電動(dòng)渦輪使用48V電壓。

有人可能會(huì)問(wèn):電動(dòng)渦輪需要電能支撐，那么渦輪動(dòng)力源所使用的電能消耗會(huì)抵消它所提升的動(dòng)力嗎？奧迪在研發(fā)上也給出了這個(gè)問(wèn)題的解決方案，除了使用DC-DC轉(zhuǎn)換器將12V常規(guī)電池的電壓轉(zhuǎn)換為48V電壓外，還集成了制動(dòng)動(dòng)能回收技術(shù)，利用這些發(fā)動(dòng)機(jī)外的動(dòng)力幫助電動(dòng)渦輪提供電能。

與傳統(tǒng)的12V電源系統(tǒng)相比，該電源系統(tǒng)采用48V電壓，可以更好地優(yōu)化線(xiàn)徑和電機(jī)尺寸，降低電源損耗。未來(lái)，48V電源系統(tǒng)將在汽車(chē)領(lǐng)域有更多的應(yīng)用。

●實(shí)際經(jīng)驗(yàn)

本周有幸駕駛了搭載3.0 TDI發(fā)動(dòng)機(jī)的搭載電動(dòng)渦輪的車(chē)輛:奧迪RS 5（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）和奧迪A6，不過(guò)這兩款車(chē)還是“概念車(chē)”，還沒(méi)有量產(chǎn)。

體驗(yàn)是在小賽道上進(jìn)行的，距離短但彎道多，可以體驗(yàn)各種速度下的加速。上述電渦輪的主要意義是提高低速區(qū)域的功率輸出。在低速區(qū)多次加速?lài)L試后，感覺(jué)低速區(qū)的扭矩輸出真的比較直接?？赡芪抑皇情_(kāi)了傳統(tǒng)渦輪的3.0 TDI車(chē)型，然后才體驗(yàn)了電動(dòng)渦輪的車(chē)型，對(duì)比感更明顯。當(dāng)然，這種差異需要仔細(xì)理解，我們才能意識(shí)到。畢竟傳統(tǒng)渦輪增壓的滯后問(wèn)題已經(jīng)處于極度優(yōu)化的狀態(tài)。

在轉(zhuǎn)彎加速過(guò)程中，腳掌踩油門(mén)的瞬間動(dòng)力就能到位，尤其是油門(mén)持續(xù)推深，踩下去有爆發(fā)力。另外，RS系列車(chē)本身就是運(yùn)動(dòng)調(diào)校，所以主觀感受非常接近自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的感覺(jué)。當(dāng)然，我們這里說(shuō)的是一臺(tái)功率水平相近的發(fā)動(dòng)機(jī)，比如奧迪4.2L V8自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

● RS 5 3.0 TDI軌道視頻

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實(shí)際上，這種新的渦輪組合確實(shí)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)渦輪在低速時(shí)功率不足的問(wèn)題。由于電控不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的物理限制，可以說(shuō)可以滿(mǎn)足所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的動(dòng)力進(jìn)氣壓力需求。然而，由于這種新的渦輪組合沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)，技術(shù)穩(wěn)定性取決于大規(guī)模生產(chǎn)后的性能。

合成燃料等技術(shù)介紹

●燃油噴射系統(tǒng)

噴油系統(tǒng)也是發(fā)動(dòng)機(jī)極其精密的控制系統(tǒng)之一，尤其是對(duì)于沒(méi)有點(diǎn)火系統(tǒng)的柴油機(jī)，在調(diào)試和優(yōu)化噴油系統(tǒng)時(shí)，需要考慮的因素比汽油機(jī)多。

奧迪新款TDI發(fā)動(dòng)機(jī)在噴油孔和多次噴油方面也進(jìn)行了優(yōu)化。新發(fā)動(dòng)機(jī)采用6孔可變噴嘴，使噴射更加均勻，噴嘴內(nèi)針閥可調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足不同轉(zhuǎn)速所需的噴射量。

對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，多次噴油可以改善噪音和有害物質(zhì)的排放。主噴前有兩次預(yù)噴，可以降低缸內(nèi)溫度，減少氮氧化物的排放，同時(shí)還可以降低柴油機(jī)工作時(shí)的“咔嚓”聲，主噴后會(huì)有幾次連續(xù)的小噴射，可以減少?gòu)U氣中顆粒物的排放。同時(shí)，該技術(shù)可以分別計(jì)算每個(gè)氣缸的噴油量和精確噴油時(shí)間，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

●柴油微粒過(guò)濾器位置的優(yōu)化

由于柴油機(jī)的物理特性，燃燒后的廢氣中會(huì)產(chǎn)生碳顆粒。相信大家還記得一些叫“墨魚(yú)”的老卡車(chē)。排放的黑煙就是這樣的顆粒，非常污染環(huán)境。傳統(tǒng)的三元催化轉(zhuǎn)化器不能完美解決這個(gè)問(wèn)題，所以今天的柴油車(chē)都配備了單獨(dú)的顆粒過(guò)濾器。然而，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提高，各大廠商對(duì)柴油車(chē)的排放不斷優(yōu)化。

新款?yuàn)W迪TDI發(fā)動(dòng)機(jī)的排放優(yōu)化是:將之前安裝在底盤(pán)部分的過(guò)濾系統(tǒng)換到靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。這種過(guò)濾系統(tǒng)包括三元催化器、尿素噴射系統(tǒng)和顆粒過(guò)濾器，可以利用前排氣的高溫來(lái)提高顆粒的燃燒和分解速度，提高廢氣催化過(guò)濾的效率。

●合成燃料

奧迪在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的研發(fā)，除了機(jī)械本身，在燃油方面也取得了一些進(jìn)展。目前，一種由可再生能源+水+二氧化碳合成的新型燃料已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。這種燃料不會(huì)破壞傳統(tǒng)能源和生物能源，也不會(huì)干擾糧食生產(chǎn)，可以與現(xiàn)有材料混合。

生產(chǎn)這種合成燃料的基料是一種特殊的藻類(lèi)微生物，它以天然或工業(yè)沼氣為介質(zhì)，加入含鹽的鹽水或工業(yè)廢水作為介質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步生產(chǎn)。除了減少燃料生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的破壞，生產(chǎn)能力也較現(xiàn)有生物柴油大幅提升。

●總結(jié):

電渦輪概念的誕生，再次為面臨瓶頸的渦輪增壓技術(shù)打開(kāi)了一扇小窗戶(hù)，不僅進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，也讓無(wú)法去根的滯后，看到了希望。此外，回顧以上介紹的關(guān)于柴油機(jī)的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，除了動(dòng)力的吸引力之外，還有一個(gè)共同的設(shè)計(jì)初衷，那就是節(jié)能減排，這是在日益嚴(yán)格的排放政策要求下的必然趨勢(shì)。我們認(rèn)為，在電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代到來(lái)之前，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)仍有空空間有待挖掘，包括文末介紹的可再生環(huán)保燃料概念，都是事半功倍的技術(shù)。我們希望這些技術(shù)能夠盡快得到應(yīng)用。