電動(dòng)渦輪增壓即將“上位”

近年來，面對(duì)日益嚴(yán)苛的油耗排放壓力，各家車企及相關(guān)零部件企業(yè)都可謂絞盡腦汁，使盡渾身解數(shù)。而渦輪增壓技術(shù)由于擁有更好的油耗表現(xiàn)，并能夠有效減少尾氣排放，被眾多企業(yè)列為技術(shù)重點(diǎn)。從今年來看，有關(guān)渦輪增壓新產(chǎn)品問世、新工廠投產(chǎn)的消息頻現(xiàn)，渦輪增壓領(lǐng)域前所未有的“熱鬧”起來，而電動(dòng)渦輪增壓作為該領(lǐng)域的一大新技術(shù)，亦隨之成為行業(yè)關(guān)注的新焦點(diǎn)。

渦輪增壓配給率快速增長，電動(dòng)渦輪增壓成新方向

眾所周知，汽車的電動(dòng)化是大勢所趨，但并非一蹴而就，這意味著，內(nèi)燃機(jī)車型，尤其是混合動(dòng)力汽車仍大有發(fā)展空間。蓋瑞特戰(zhàn)略高級(jí)副總裁 Pierre Barthelet曾在其相關(guān)文章中指出，隨著對(duì)燃油效率提升的研發(fā)深入，業(yè)內(nèi)分析機(jī)構(gòu)普遍認(rèn)為，電動(dòng)化的混合動(dòng)力系統(tǒng)代表了最大的增長機(jī)會(huì)。

據(jù)蓋世汽車研究院預(yù)測，到2025年，近9成車輛仍然配有內(nèi)燃機(jī)，其中混合動(dòng)力汽車將迅速增長，其在國內(nèi)乘用車市場的份額在2017年僅不到1%，但經(jīng)過不斷攀升，到2025年這一份額將達(dá)到近30%。預(yù)測數(shù)據(jù)還顯示，到2025年，內(nèi)燃機(jī)車型的渦輪增壓器配給率將達(dá)到71%左右，混動(dòng)車型的渦輪增壓器配給率則將達(dá)到88%左右。

渦輪增壓器配給率之所以能夠快速提升，離不開其自身的諸多優(yōu)點(diǎn)。渦輪增壓可以在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的情況下，利用內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，從而在大幅提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力的同時(shí)，也有效提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

目前來看，渦輪增壓車型越來越常見。奔馳、寶馬等德系品牌車型基本實(shí)現(xiàn)了渦輪增壓技術(shù)全覆蓋，美系、日系品牌車型近來也在大力推出相應(yīng)車型。自主品牌哈弗H6、榮威RX5、傳祺GS4等也都搭載了渦輪增壓器。BMTS全球市場銷售和戰(zhàn)略發(fā)展負(fù)責(zé)人蔡放在接受媒體采訪時(shí)指出，隨著國六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，中國汽車市場對(duì)渦輪增壓一年需求量將達(dá)到1200萬至1300萬，從整車廠下一代動(dòng)力總成排產(chǎn)的計(jì)劃來看，未來70%-80%汽車都會(huì)搭載渦輪增壓系統(tǒng)。

以上可見，渦輪增壓市場具有較大的增長潛力，而同樣不可否認(rèn)的是，為滿足更為嚴(yán)苛的燃油排放法規(guī)以及消費(fèi)者的需求，未來車型對(duì)于渦輪增壓的要求也在提高，渦輪增壓技術(shù)同樣需要升級(jí)換代，電動(dòng)渦輪增壓就是一大方向。

業(yè)界通常所說的渦輪增壓指的是廢氣渦輪增壓器，由于它是通過廢氣來驅(qū)動(dòng)的，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速工況下，廢氣排放量不足時(shí)，渦輪增壓器不但無法帶來動(dòng)力的提升，還會(huì)因?yàn)樽璧K排氣產(chǎn)生動(dòng)力響應(yīng)遲滯現(xiàn)象，也就是渦輪遲滯效應(yīng)。

而電動(dòng)渦輪增壓則是用電機(jī)代替排氣來推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，由于電機(jī)的控制要更精準(zhǔn)，因此其可提升響應(yīng)速度，消除渦輪增壓普遍存在的渦輪遲滯現(xiàn)象。除此之外，由于減少了廢氣驅(qū)動(dòng)的環(huán)節(jié)，使得渦輪增壓器不用經(jīng)受廢氣的高溫考驗(yàn)，而這也有利于延長增壓器的使用壽命。

各大廠商爭相布局，電動(dòng)渦輪增壓距離量產(chǎn)已不遠(yuǎn)

據(jù)了解，蓋瑞特目前已經(jīng)開發(fā)了第二代空氣壓縮機(jī)，并已規(guī)劃到了第三代。資料顯示，第二代電動(dòng)壓縮機(jī)僅需250毫秒即可達(dá)到最高轉(zhuǎn)速的90%，極大提高低速扭矩，并可減少二氧化碳排放量，適合于48V電機(jī)驅(qū)動(dòng)混動(dòng)汽車裝載。

蓋瑞特還開發(fā)了將電動(dòng)產(chǎn)品與傳統(tǒng)機(jī)械應(yīng)用相結(jié)合的兩級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)創(chuàng)新技術(shù)。目前，該產(chǎn)品已在本田汽車公司的Clarity氫燃料電池車上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，幫助車輛實(shí)行750公里的續(xù)航里程，充滿氫氣只需要3分鐘。

圖片來源：蓋瑞特

值得一提的是，在電動(dòng)壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上，蓋瑞特今年還推出了第一代電動(dòng)渦輪增壓器，該技術(shù)主要應(yīng)用于48V微混動(dòng)力汽車上。據(jù)悉，這款電動(dòng)渦輪增壓器是將高速電機(jī)直接安裝在渦輪增壓器軸上，在加速時(shí)可即刻提供增壓壓力，從而消除加速時(shí)的渦輪遲滯。不僅如此，需要時(shí)還可利用廢氣能量發(fā)電為混合動(dòng)力電池充電，實(shí)現(xiàn)能量回收。配備電動(dòng)渦輪增壓器的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可減排高達(dá)15%。

據(jù)蓋世汽車了解，蓋瑞特首款采用電動(dòng)渦輪增壓器的車輛將于2021年在高端乘用車品牌上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)落地。

博格華納近年來在電氣化渦輪增壓方面也有諸多突破，其最新的創(chuàng)新型電氣化解決方案——eBooster?電子增壓器成為了傳統(tǒng)渦輪增壓系統(tǒng)的補(bǔ)充。

圖片來源：博格華納

據(jù)悉，eBooster?電子增壓器與渦輪增壓器協(xié)同工作：發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣流量還帶不動(dòng)渦輪增壓器的葉輪時(shí)，由電機(jī)先驅(qū)動(dòng)eBooster?介入工作，提供增壓。等到排氣流量變大后，通過廢氣帶動(dòng)另一個(gè)渦輪增壓器介入工作。渦輪遲滯現(xiàn)象的消除給駕駛者帶來了更強(qiáng)勁的動(dòng)力體驗(yàn)，可以在更短的時(shí)間內(nèi)，扭矩達(dá)到最大值。因eBooster?由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，230毫秒就可以達(dá)到電子增壓器的最大轉(zhuǎn)速。車輛的加速性能和操控感得到顯著提升。

下一階段， eBooster?將向著eTurbo?邁進(jìn)。博格華納的eTurbo?是由電能輔助的集成電機(jī)式渦輪增壓器。這一產(chǎn)品所面臨的最大挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)軸承概念和集成電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和渦輪增壓概念的集成必然對(duì)軸系高轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定性和耐久性提出更高的要求。這個(gè)技術(shù)的亮點(diǎn)還包括高效的電能搜集功能，是一個(gè)更為節(jié)能高效的增壓系統(tǒng)。

BMTS Technology（博馬科技）亦開發(fā)了電動(dòng)渦輪增壓產(chǎn)品。據(jù)BMTS全球研發(fā)副總裁CTO Nisar AI-Hasan博士透露，“BMTS研發(fā)的電動(dòng)渦輪增壓器針對(duì)1.5升的小排量發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)理念是與其他產(chǎn)品完全不同的。E-turbo可顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率和車輛瞬態(tài)響應(yīng)，帶來更好的駕駛性，更高的廢氣再循環(huán)率和更低的油耗?！?/p>

圖片來源：BMTS

據(jù)悉，BMTS這款E-turbo把電機(jī)裝在“冷端”，按需調(diào)節(jié)扭矩，可提供180KW輸出功率，有能力替換目前2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)。在電壓方面，E-turbo最低可配48伏電氣系統(tǒng)，也可以配更高的電壓。除此之外，E-turbo能進(jìn)行能量回收，如果需要還可以給電池充電，由此帶來更好的燃油的經(jīng)濟(jì)性。

Nisar AI-Hasan博士預(yù)計(jì)，到2024年，裝備了電子渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)的車型將會(huì)是市場的主流趨勢，因此BMTS的量產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)是2024年，最早可能會(huì)在中國量產(chǎn)。

可以看出，電動(dòng)渦輪增壓距離量產(chǎn)已然不遠(yuǎn)，而誰能在這一領(lǐng)域脫穎而出，且待時(shí)間揭曉！

（本文來自于蓋世汽車網(wǎng)）

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