F1技術下放!渦輪遲滯的終極剋星要來了

2020-12-06 段子車

汽車發展歷程除了渦輪化,還有就是電氣化,像電動助力剎車/轉向、電子節氣門、電動燃油泵、電動渦輪洩壓閥……如果「渦輪」也電氣化是不是就可以很好的解決渦輪遲滯問題了?

是,尊貴的F1賽車已經在享用這一技術,而民用車暫時沒有……

不過也快了,奔馳確認梅賽德斯-AMG下一代高性能車型的發動機,將會引入eTurbo電動輔助渦輪增壓技術,其技術直接來自於梅賽德斯-AMG一級方程式賽車車隊。

這要從渦輪增壓的動力源開始說。

渦輪增壓的動力來自於廢氣,工作得好不好就看廢氣怎麼吹動渦輪葉片了。發動機運轉時的轉速有高有低,在低轉速的時候排氣壓力較低,驅動渦輪的動力自然較小,增壓效果比較一般。

要是轉速達到一定的高轉速,更大的排氣壓力會是渦輪的「補品」,此時就能更好的發揮出增壓效果,帶來更強的動力輸出。

所以,當我們開著一臺渦輪增壓車型,踩下油門要等發動機達到一定轉速,才能感受到動力的迸發,這就是渦輪遲滯。

動力源的不同,使得電動渦輪增壓可以從根本上解決渦輪遲滯。採用電機驅動不用理會發動機轉速的高低,通過軟體來控制比起陰晴不定的廢氣自然要更穩定、更可控。

除了高高在上的電動渦輪,優化渦輪遲滯的方法其實不少。

單渦輪雙渦管是優化渦輪遲滯的技術,簡而言之就是優化排氣,減少排氣幹涉,讓吹動渦輪葉片的廢氣更連貫、有力。

內置氣缸蓋排氣歧管技術也有同樣的功效,因為排氣歧管被大大縮短,廢氣也就能更快的抵達渦輪,從而一定程度上減輕渦輪遲滯。

採用小慣量渦輪是不少廠家的做法,通過輕量化材料和減少葉片的直徑等,來降低渦輪的轉動慣量。如此一來,即使在轉速較低的情況下,廢氣也能很好的吹動葉片,帶來較好的增壓效果。

大概原理就像採用輕質量飛輪,又或是降低簧下質量,讓它們起轉不那麼費勁,提升響應速度。

但是,單純的採用小渦輪會顧此失彼,中低轉速可以有一個較好的工作狀態,而到了高轉時的增壓效果就不明顯了。另外,小渦輪也只是優化渦輪遲滯,並不能完全消除這一現象。

大小渦輪一起上?這就不提一提可變截面渦輪了,比如保時捷、大眾就有在用!

這一技術主要是通過改變導流葉片的展開角度,得到不同的渦輪截面。療效可以試想下水龍頭,出水口截面大的時候,水流(廢氣)不快力也小。當我們堵住一點讓截面變小,水流量不變但流速快了,動能更強了,這就是可變截面渦輪的精髓所在。

簡而言之,可變截面渦輪技術就是在一顆渦輪本體裡面,同時獲得一大一小的渦輪!

但是,歸根結底動力源還是依賴於廢氣,完全消除遲滯是不可能的。所以,還是得請出電動渦輪增壓~

梅賽德斯-AMG的電動渦輪增壓技術不是自個兒完成的,而是和蓋瑞特(Garrett)一起研發,後者是全球最大的渦輪增壓器供應商之一。

因為採用電機驅動,不再依賴廢氣,使得電動渦輪可以在任何工況下,保證發動機有合適的、足夠的進氣壓力,就算是低轉速也能爆發大扭矩。所以這項技術可以解決不少矛盾,比如響應快的小渦輪卻不適合大功率輸出,增壓壓力高的大渦輪卻遲滯嚴重……

AMG和蓋瑞特合作的電動渦輪,電機很小巧,長度只有4釐米左右。他們是直接將電動機集成在了廢氣渦輪結構上,是並聯工作的狀態。

這時候對電機的考驗極其嚴苛,要知道渦輪增壓工作時的溫度能達到600℃甚至突破1000℃,電機材料能不能撐住是一大問題。

為了解決高溫對增壓器的影響,其冷卻迴路是和發動機冷卻系統相連的,也就是水冷散熱。

電動機直接和廢氣渦輪與壓氣機葉輪之間的軸體相連,意味著電機也要有很高的轉速。而AMG的eTurbo的電機最高可以用17萬轉/min的轉速來驅動渦輪增壓器!

雖然是來自於F1賽車的技術,但它可不只是為了性能而生。

電動渦輪除了可以解決渦輪遲滯,帶來更好的動力輸出,也可以在電動渦輪增壓和廢氣渦輪的相配合下,實現更高的燃油經濟性,達到節能減排的目的。

曾經蓋瑞特表示,用這項技術可以幫助歐洲車企滿足歐7排放標準。

將渦輪的動力源在廢氣的基礎上再加個電動機,看起來很簡單的事兒,為什麼普及這麼難?成本、技術實力,就已經是兩座很難跨過的大山!

另外,蓋瑞特也不是只有跟奔馳有一腿,和奧迪也有在研發電動渦輪增壓技術。接下來似乎就變成了奔馳和奧迪的賽跑,看看誰能率先量產了~

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