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文/彭斐
假如未来纯燃油汽车真的禁售, 那么在混合动力汽车中, 内燃机仍将长期存在. 本刊记者采访了博格华纳涡轮增压系统中国区及泰国区副总裁兼总经理倪广山, 就博格华纳在涡轮增压这一领域目前关注和研发的创新产品和先进技术给读者带来解读.
新能源汽车的发展已是大势所趋,尤其是2017年以来,多个国家相继传出燃油汽车禁售时间表,似乎在宣告传统内燃机汽车很快就将走向消亡.大多数业内人士的看法是：假如未来纯燃油汽车真的禁售,那么在混合动力汽车中,内燃机仍将长期存在.于是,如何降低燃油消耗、减少排放、提升汽车性能,并在符合政策法规的同时也让消费者享受科技带来的便利,是汽车各大主机厂积极思索的发展方向.
涡轮增压兼具动力和节能优势,在保证发动机功率的前提下可实现发动机的小型化和低速化,提升燃油经济性,受到全球各大汽车制造商的广泛关注.事实上,没有最完美的发动机,只有更完美的发动机,博格华纳作为全球涡轮增压器行业当之无愧的领先者,一直不断地进行技术创新,从普通旁通阀式涡轮增压器、双流道涡轮增压器、到汽油机可变截面（几何）涡轮增压器（VTG）,再到eBooster电子增压器,甚至到未来的eTurbo技术,逐步朝电动化方向发展,紧跟汽车市场未来的发展路径.此次本刊记者采访了博格华纳涡轮增压系统中国区及泰国区副总裁兼总经理倪广山,就博格华纳在涡轮增压这一领域目前关注和研发的创新产品和先进技术给读者带来解读,且看博格华纳的涡轮增压技术如何拯救内燃机的未来.
汽油机VTG：开始进入大众市场
多年来,阻碍涡轮增压发动机进程的最大的问题就是涡轮迟滞.在发动机低转速时,发动机废气不足以启动涡轮增压器,因此导致车辆在低转速时扭力输出较弱, 而在转速升高时,涡轮增压的突然介入会导致车辆行驶不平顺,降低了乘坐的舒适性.因此,对于涡轮增压器来说,如何在发动机全工况范围内都能够发挥其最佳性能则是摆在供应商面前一个长久的挑战.
可变截面涡轮增压器（VTG）极大地改善了低转速时的相应时间和加速能力,很好地弥补了上述所说的弊端.然而,这是一项复杂的技术,参与这一项目的工程师面临着一个重大挑战,因为当时的可变截面涡轮增压器专门应用于具有较低燃烧温度的柴油发动机,而研发一款专门用于汽油发动机的可变截面涡轮增压器,从而能够应对高达1000 ℃的废气温度的要求是一件极具挑战的事情.除了需要完全重新设计的可变几何涡轮增压系统外,工程师还采用了来自航空航天领域的新材料.
“用于汽油机的VTG项目始于2002年和保时捷的合作,当时推出了全球首台量产的VTG涡轮增压汽油发动机.” 倪广山表示,“为什么现在能把汽油发动机VTG技术用在普通车型上,主要原因是我们与主机厂合作,将它应用在米勒循环上.米勒循环通过改变进气门关闭角度控制发动机负荷,让排温从传统的1000 ℃降到950 ℃甚至更低,排温一旦降低,各方面的材料和耐久性要求会降低,我们通过对VTG涡轮增压器的材料和设计做出优化,使其能在低发动机转速下实现快速响应,提高发动机的燃油效率,降低排放.更重要的是,它同时具有成本效益,使其进入大众市场,变得更平民化,适用于更多类型的汽车.”
eBooster：与48 V的“天作之合”
为了进一步拓展增压器的工作范围,提升汽车低转速时的加速性能,博格华纳还提供了一款最新的创新解决方案——集成了电子器件的eBooster电子增压器技术.如果把涡轮增压比作古典吉他,利用空气能够创造出魔力般的速度与,那eBooster电子增压就好比一把电吉他,在原来的基础上把这股提升至空前的高度.
博格华纳eBooster电子驱动技术与涡轮增压器协同工作,可根据需求提供增压的同时也能有效避免可察觉的涡轮迟滞现象.根据其原理,发动机低速运转时,排气流量还带不动涡轮增压器的叶轮时,由电机先驱动eBooster介入工作,提供增压.等到排气流量变大后,通过废气带动另一个涡轮增压器介入工作.这样的配合相当于两级涡轮增压器,这不仅可以大大提升发动机在各个转速时的扭矩, 还为发动机小型化提供更多的可能性.值得注意的是,添加eBooster后的增压系统可以更好地为发动机提供增压,这是因为在与发动机匹配的过程中,eBooster ? 在发动机低转速时具有很好的效果,涡轮增压器从而可以在和发动机匹配时更专注于发动机中高转速,从而提供更好的增压效果,以及更大程度提升驾驶乐趣的同时节省燃油消耗量并且降低排放.
同样都能避免涡轮迟滞现象,VTG和eBooster差异性在哪里？倪广山告诉记者,VTG是一个增压器,更多的还是针对高效内燃机的产品,使其工作更加高效,而eBooster加涡轮增压是2个增压器,在相同的扭矩下,如果在一个增压器就能覆盖的前提下,eBooster的响应时间会比VTG更好,因为eBooster是电驱动,VTG是废气驱动.更重要的是,eBooster随着目前混合动力车的兴起而发展起来,特别是48 V微混技术已在中国逐步开始推广,预计2025年大约有接近800万台48 V车型在中国生产,而eBooster与48 V结合后优势会非常明显,有很好的发展前景.
倪广山介绍,之前电子涡轮增压技术没有普及是因为原先汽车搭载的12 V电源电压电量不足,无法长时间为全车用电器提供电源,会让电子涡轮转速不足,并且能量回收不充分,节油不彻底.然而搭载48 V电源系统将拥有更高的蓄电池容量和更高的电压,可以帮助整车实现较好的能量回收,来带动电子涡轮高速旋转和增压,使得发动机的效率进一步提高.
据悉,应用eBooster的48 V系统可使燃油效率提升多达35%,能显著降低排放.倪广山透露：“博格华纳的48 V eBooster电子涡轮增压器日前已成功应用于戴姆勒最新的3.0 L汽油发动机中.除此之外,许多国内车厂与博格华纳eBooster电子增压器技术的合作洽谈正在紧锣密鼓开展中.”
eTurbo：涡轮增压的未来畅想
涡 轮 增 压 器 的 未 来 之 路 将 会 实 现 从eBooster到eTurbo的进化.eTurbo是博格华纳正在研发的一款由电能辅助的集成电机式涡轮增压器,结构更加紧凑.这一产品目前所面临的最大挑战是实现轴承概念和集成电机,并将很重的集成电机在涡轮增压器高转速下同时实现高速运转.
据了解,博格华纳已经在2017年提供了商用车的eTurbo样机,在2017年底会完成针对乘用车的整个设计,预计2018年提供一个乘用车的eTurbo样件,2020年量产.相信这将是一种面向未来的解决方案,在较短的时间内获得最大扭矩,为驾驶员带来更有乐趣的驾驶体验.
谈及涡轮增压的未来技术发展方向,倪广山发表了自己的看点：“汽车电动化是一个大方向,而增压器电气化也是一个趋势,这不光从整个效率上来考虑,同时也是从整个性能考虑,因为电气化之后的增压器比原来机械增压效率要提高很多.其次,各家企业选择何种增压器,无论是机械+涡轮增压,eBooster+涡轮增压,还是其它的电动涡轮增压方案,都与各种车型的定位有关.如,博格华纳的eBooster有12 V和48V,12 V适应于小型发动机,主要是为了提高性能；48 V更多的是迎合微混技术,除了改善性能还有整个系统的效率提升.我们认为各种技术会处于一种并存状态.”
总结：该文是一篇关于对写作且看涡轮增压和内燃机和拯救论文范文与课题研究的大学硕士、内燃机本科毕业论文内燃机论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助.
参考文献：
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