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【天富主管】奔驰确认AMG新款车型将引入eTurbo电动辅助涡轮增压技术

奔驰日前确认,梅赛德斯-AMG下一代高性能车型的发动机将引入eTurbo电动辅助涡轮增压技术。eTurbo技术直接来自于梅赛德斯-AMG一级方程式赛车车队,与涡轮增压器制造商加勒特(Garrett)共同开发,除了涡轮增压器比目前使用的涡轮增压器更大之外,还将配备一台涡轮安装式电动机,以提高响应速度。

《【天富主管】奔驰确认AMG新款车型将引入eTurbo电动辅助涡轮增压技术》

eTurbo总成未来将应用于梅赛德斯-AMG轻混动力车型上,包括一个大型压缩机、一个控制单元和一个排气侧涡轮与新鲜空气侧压缩机叶轮之间连接的直径约4 mm电动机构成,小型电动机由车载48伏系统供电。当感应到发动机负载增加时,控制单元指令电动机驱动压缩机叶轮以高达170,000 rpm的速度转动,让废气流过使涡轮运动产生增压压力,从而改善了怠速转速以及整个发动机转速范围下的瞬时响应,换句话说,消除了涡轮增压的迟滞现象。此外,涡轮增压器电动化还会在低发动机转速下产生更高的扭矩,提升静止状态加速能力。

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eTurbo技术可以解决快速反应的小涡轮增压器相对较低功率输出与大型涡轮增压器高输出功率却响应迟滞之间的矛盾。由于电动化改造,即使驾驶员不踩油门,电气系统也可以使涡轮保持转动,从而在制动过程中让空气流过涡轮增压器保持增压压力,并在重新加速时减少动力迟滞。

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“我们已经明确定义了电动化未来的终极目标。为此,我们需要依靠相互无关且高度创新的零部件和总成。通过这一举措,我们将在战略上补充模块化技术,并根据性能要求进行量身定制。”梅赛德斯-AMG董事长托比亚斯·莫尔斯(Tobias Moers)表示:“第一步就是电动涡轮增压器,这是一级方程式技术转向民用的实例,通过这种技术,我们将使涡轮增压内燃机达到以前无法达到的响应速度。”

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从奔驰官方发布的示意图来看,eTurbo电动辅助涡轮增压器总成安装在梅赛德斯-AMG的M139 2.0升涡轮增压四缸汽油发动机之上,这表明奔驰目前正在开发这款发动机的更强大版本。

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什么是涡轮增压系统?

常见的涡轮增压系统,主要由涡轮机和压缩机组成。来自气缸的排出的废气会推动涡轮旋转,与涡轮同轴的叶轮会随之转动,从而将新鲜空气压缩进气缸内,让气缸进气量增加,动力就随之提升。与自然吸气发动机相比,涡轮增压发动机能用更小的排量实现更强的动力,这固然是好事,但也存在一定的弊端,涡轮迟滞就是最明显的一点。

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涡轮响应速度与发动机排气量以及涡轮自身重量密切相关

由于涡轮机需要靠废气推动,当发动机转速较低,排气量不高时,由废气推动的涡轮转速不足以提供有效的增压力,与此同时,涡轮叶片也会对发动机进排气形成一定的阻力,在涡轮达到有效工作压力之前,发动机动力响应会比同排量自吸发动机迟缓。

在实际驾驶过程中,涡轮迟滞会对行驶舒适性造成较大影响,尤其对于一些排量不大,但车重较大的SUV车型,往往会出现“轻踩油门车不走,深踩油门一脚窜”的情况。

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涡轮小型化虽然能在一定程度上解决涡轮迟滞,但在动力提升方面存在瓶颈

要解决涡轮迟滞的问题,普遍的解决方案有两种。一是增加发动机排量,在低转速时排除足够多的废气;二是采用轻量化的小尺寸涡轮,以便涡轮叶片更容易被废气推动。

第二种方法虽然符合发动机小型化的趋势,也被大多数厂家所采用,但同时也产生了另一个问题——涡轮效率高了,但增压承受力下降,最大功率的发挥受限。

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。

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电动涡轮增压技术结构

而当发动机排气量足以推动涡轮转动时,电机就会退出工作,让废气涡轮发挥其应有的工作效果,同时避免了电机在高转速时效率下降的问题。

盖瑞特的电动涡轮技术主要应用于48V轻混车型上。大家都知道,目前主流的48V轻混技术都是将电动机放置于发动机皮带位置,理论上能起到辅助驱动、动能回收、优化行驶品质等作用,但由于电机功率过小,对油耗和动力的实际优化并不明显。

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48V轻混系统的实际作用十分有限。如果将功率相近的电机用于驱动涡轮叶片上,则显得绰绰有余,甚至能起到四两拨千斤的效果。

除此之外,由于有了电机的介入,涡轮机可以选用尺寸更大、强度更高的涡轮叶片,有效提升发动机的动力性能。一台搭载盖瑞特电动涡轮的阿尔法——罗密欧的4C跑车,能实现200Kw/L的最大升功率,以该车1.7L的排量折算,最大功率可到340kW!相比之下,阿尔法·罗密欧4C原厂功率也只有174kW,那是接近2倍的差距!

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在节能减排方面,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,从而更好地与电动化车型整合。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。

文章来源: 新浪汽车,搜狐

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