在油耗与排放标准以及购置税政策等多重因素的驱动下,小排量涡轮增压发动机备受车企追捧,原因是小型发动机与涡轮增压两者“搭档”既可节省油耗,也能解决相应的动力上的缺憾,然而这一“完美组合”也有其不足之处,所谓的涡轮迟滞问题便是其一直以来的“硬伤”,很难得到完全消除。长期以来,各大厂商为解决这一问题推出了多种方案,如果说双增压技术、可变气门正时技术等是目前比较常用的解决方案,那么电子增压在未来或许会大行其道。而电子增压究竟是什么?车企又为何要发展这一技术?其是否会取代传统的涡轮增压?盖世汽车结合近日所进行的业界调查对以上问题进行分析与解答。
电子增压存在的意义
通过盖世汽车业界调查发现,近一半参与人员对电子增压并不了解,43%的参与者为一般了解,而仅有12%的人表示非常了解这一技术。实际上,电子增压这一概念早在多年前便被提出,在汽车行业并非一项新鲜技术,但由于真正投入应用的案例很少因此大众对其并不够熟知。而在2016年奥迪推出第一台搭载了电子涡轮增压器的量产车——SQ7TDI车型之后,业界开始对这一技术展开实质性讨论。
众所周知,全球范围油耗与排放法规的加严,不仅使得新能源汽车相关技术成为研究热点,也让传统汽车领域一些有关节能的技术开始受到重视。因此与涡轮增压一样,电子增压之所以如今被更多关注原因之一便是其在油耗和排放方面可能发挥的辅助作用,例如提升小排量汽车的动力性能等。而除此之外,与涡轮增压相比,其还具备一些独特的优势。
业界通常所说的涡轮增压指的是废气涡轮增压器,它利用汽车发动机废气来驱动主动涡轮叶片,带动同轴的叶轮来对空气进行压缩后注入发动机气缸内进行燃烧。由于同体积内含有的空气更多,因此气缸内的燃烧会更加充分,从而产生更多的能量。而由于涡轮增压器是通过废气来驱动的,因此在发动机低转速工况下,废气排放量不足时,涡轮增压器不但无法带来动力的提升,还会因为阻碍排气产生动力响应迟滞现象,也就是涡轮迟滞效应。
而电子增压则是用电机代替排气来推动涡轮旋转,由于电机的控制要更精准,因此其可提升响应速度,消除涡轮增压普遍存在的涡轮迟滞现象。除此之外,由于减少了废气驱动的环节,使得涡轮增压器不用经受废气的高温考验,而这也有利于延长增压器的使用寿命。
电子增压的应用案例
2016年3月,基于新一代Q7打造的高性能版本SQ7正式发布。与在售其他高性能车不同,奥迪SQ7搭载了一台4.0TDI V8柴油增压发动机,并且有三个可逐级介入的涡轮,其中便包括一个电子涡轮增压器。
就这款车型来说,电子增压确实一定程度提升了车辆的性能表现。据了解,在其4.0T V8柴油涡轮增压发动机的3个涡轮中,转速高达70000rpm的电子涡轮会在极短的时间介入而大大减弱了涡轮迟滞,而两个废气涡轮的工作状态是,在较低的转速下,仅有一个涡轮工作,而到高转速/高负荷下AVS系统激活第二个涡轮,电子涡轮关闭,发动机全力工作。该发动机最大功率320kW(435PS),最大扭矩达到900Nm。
可以说,奥迪SQ7TDI是第一台搭载电子涡轮增压器的量产车,但并非唯一应用这一技术的车型。资料显示,第一款搭电子涡轮增压技术是来自奥迪的RS5 TDI Concept车型,之后沃尔沃也推出过搭载电子增压的汽油发动机,但两者目前均未量产。
电子增压VS涡轮增压
既然电子增压技术的优点这么多,未来它是否将取代传统的涡轮增压呢?在调查中,针对这一问题,38%的参与者认为,由于电子增压发动机在性能表现上明显优于涡轮增压发动机,未来前者将取代后者,而62%的参与者认为,电子增压与涡轮增压并不冲突,未来两者会并存发展。而综合两种观点来看,随着市场对油耗、排放等的重视程度日益加强,电子增压技术的应用比例会不断增加,并在相当长的时间内会与传统涡轮增压技术并存发展,但不排除经历一定的缓冲期之后会将其取代。
目前来看,在小排量涡轮增压发动机的趋势下,除了整车厂商,一些零部件企业也开始重视此类发动机响应速度的提升,其中便包括对电子涡轮增压展开研究,例如博格华纳在几年前便明确指出电子涡轮增压器是未来方向,并表示其将推出相应的产品。而在调查中我们也发现,在对“涡轮增压尚未普及,现在谈电子增压是否还为时尚早”的回答中,71%的参与者选择了“否”,认为好的技术就应该尽快展开研究和推广,仅有29%的人认为现阶段还是谈涡轮增压比较靠谱。
不过,不可否认的是,即使现在展开相关研究,要实现电子增压的普及仍要经历相当长的时间,并且目前这一技术还只能用于像SQ7这样的高端车型上,这主要源于技术以及成本上的限制。一方面,采用电子涡轮增压需要厂商具备更高的技术能力,另一方面,由于采用的是电力驱动的方式,厂商还需解决电压限制以及可能会带来的安全性等问题,而因此,这一类型发动机则可能还面临着生产成本增加的问题。
因此,目前电子增压技术尚只能成为高端车的“专属配置“,并且从当前的应用案例来看,电子增压主要还是搭配传统涡轮增压使用,厂商们更多将其看作是传统涡轮的一个补充,而非全新的增压方式。此外,也有业内专家指出,这一技术可能只是“昙花一现”,因为随着这几年混动技术的发展和普及,汽车完全可以通过在电机的驱动下低速行驶,回避涡轮增压发动机低速下涡轮迟滞的现象。
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