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发动机增压方式除了涡轮增压和机械还有其他方式吗

发布日期:2020-08-01 10:06   来源:未知   阅读:

  在汽车市场上,各家厂商都因为排放法规的收紧,陆陆续续走上了增压的道路,目前的主流厂商采用的增压技术主要是涡轮增压以及少量的机械增压。

  为此就会有些比较标新立异,角度新奇的消费者提出了问题,以当前汽车工业技术,涡轮增压会有辞职,机械增压排量要求大造价贵,除了这两种主流的增压方式之外,还有其他方法能够驱动涡轮转动吗?

  在当前的汽车发展趋势是电气化、轻量化、智能化、自动化的四化要求,在发动机涡轮增压中少见的电子增压系统,相比起涡轮增压和机械增压实际上是有着非常不错的优点的,例如电子增压不存在涡轮增压系统的迟滞性,也不想机械增压系统一样对发动机排量有着较高的要求,同时也不会损耗发动机功率,但是这种有着如此优点的技术为什么不被厂商所青睐,没有在市场上大面积普及开来呢?

  电子涡轮,相比比较广为人知的废气涡轮增压和机械增压,由于该驱动方式有别于涡轮增压的废气增压和机械增压的机械能驱动增压,而电子增压在驱动方式上并不依赖发动机本身的动能和热能来驱动,而是另外采用了一个单独的电机带动涡扇提升发动机的进气效率。

  发动机上配备的进气增压系统,不管是以何种手段达成的,其最终目的都是为了通过提升的进气效率,以此提升发动机功率输出。电子涡轮相比起依赖发动机本身热能和动能驱动的涡轮增压系统和机械增压系统而言,电子涡轮采用的是电动增压,因此电动涡轮在发动机附带的各种伺服机构中被划分到了电气化系统中去了。

  单一采用电子涡轮技术在领域上的应用是比较少见的,虽然电子涡轮能够做到在250毫秒之内的时间快速起压,不存在废气涡轮增压系统先天性的涡轮迟滞和涡轮介入问题,在驱动上也不需要像机械增压方案一般损耗发动机自身的功率,并且在增压的上限过程中电子涡轮也能够轻易将进气增压系数提升到很高的程度。

  不过在电子涡轮的驱动方式的布局上,厂商在考虑成本之余,还需要考虑技术上的难度,比如电子涡轮的电路布局以及电子涡轮的电机重量和电机的散热问题,在此前提之下,就极为容易使得发动机变得更加复杂,在后期维护难度提升,这并非是厂商愿意看到的一点。

  在当前的增压时代中,汽车厂商在开发发动机的时候,在当前的大潮流之下,基本上都是优先考虑采用涡轮增压方案,一方面是涡轮增压技术比较成熟,另一方面涡轮增压对于排放控制上表现得更加优异,次之则是选择机械增压方案。

  相比之下虽然电子涡轮有着非常不错的优势,但是只需要给发动机多添置一套增压电机的供电系统和控制系统,因此在技术和成本上相对而言优势并不明显,更何况在当前各家厂商都已经有了自己的混动技术,在很多人看来,发动机配备了电动增压系统远不如采用轻混模式来的实在。

  不过由于电子涡轮系统的优点近年来已经慢慢被各大厂商所重视,一来是不需要考虑发动机的转速,只要启动就能够进入工作状态,这一点相对于发动机的冷机启动和发动机低速工况非常有好处,能顾大大降低涡轮介入的顿挫和优化低速(怠速)的排放。

  于是电子涡轮凭借着这些优点,在近年来慢慢出现在消费者的眼前,博格华纳、格瑞特等老牌技术厂商通过废气涡轮搭配上电动涡轮,开发出了电动涡轮技术,使得两者间相互弥补,相辅相成。

  所谓电动涡轮,其实基本工作原理和普通涡轮增压器类似,同样是拥有涡轮机和压缩机,只是在两者之间加入了一台小型高转速电机。当发动机转速较低不足以推动涡轮时,其电机就会介入工作驱动涡轮,并且可以在怠速状态下就让涡轮建立正压;当发动机排气量足以推动涡轮的时候,电动机则是停止工作,让涡轮系统发挥其应有的效果,同时避免在增压过程中,排气歧管内因出现气流紊乱的现象以及避免了电机在高转速时效率下降的问题。

  在某种意义上看来,电动涡轮技术也算是涡轮增压技术中的一种混动方式,在发动机的低速和怠速的时候采用电子涡轮推动涡轮增压叶片,能够在一定程度上消灭涡轮迟滞的问题。

  对于在传统涡轮增压系统中,加入电机使得传统的废气涡轮系统变成了电动涡轮系统,其最大的优势就是在于能够将发动机最大扭矩输出转速大大降低,同时也将峰值扭矩的输出区间延长。

  根据盖瑞特官方给出的测试结果来看,在一台本田1.6L柴油上配备了电动涡轮增压器,可将原本在最大扭矩输出转速为2000rpm,在采用了电动涡轮增压器后,能够下降到1400转,最大扭矩的输出转速下降了30%,这也就意味着对于一般小排量车辆,能够在经济性上大大提升。

  当涡轮系统有了电机的介入之后,工程师在选择涡轮的时候,对于的选择空间更加大,涡轮尺寸也可以匹配上更大的,强度更高的涡轮叶片,以此提升发动机的性能上限。

  在博世和盖瑞特这种老牌的技术厂商中,除了看中电动涡轮带来的各项性能之外,电动涡轮系统在节能减排上也有着非常强的优势,电动涡轮增压器可以在收油时利用废气能量实现动能回收,这一点的可行性在保时捷919 EVO身上就得到了验证,而在欧洲WLTC循环排放测试中,搭载电动涡轮增压的车型也可以实现17%的尾气排放。

  涡轮开始电动化,尽管在电动化的程度上并不算太高,但是相对而言结构上并不算复杂,且对于内燃机的性能提升有着非常不错的帮助,不过也由于其供电系统需要瞬时提供巨大的电能,传统12V电压车用电源的供电指定是不够的,这会儿就必须使用到48V电源系统,这一种48V电源系统相对目前一些采用轻混的技术而言,不失给一个不错的研究方向。

  目前在电动化涡轮上,在汽车领域上可能还没有出现大规模的应用,但是在格瑞特、博格华纳、BMTS等零部件厂商都开始在这一领域上发力,未来的内燃机技术是否依旧还能大有可为。