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1 电动涡轮介绍[汽车之家 技术解读] 一直以来，柴油发动机技术是奥迪公司重点研发的领域，自从25年前生产第一款搭载TDI发动机的车型之后，TDI技术已经有了飞跃的发展，而近期奥迪将再一次推广关于TDI的新技术，我有幸在第一时间了解到了其中的重点内容，下面我们就来先睹为快。
● 电动涡轮 首先要介绍的是一个重量级的技术——电动涡轮。其实电动涡轮已经不算是新话题，几年前就已经透露了相关信息，初期是基于3.0 TDI V6发动机研发的。
现阶段的电动涡轮增压还不能完全代替传统涡轮增压，而是与传统涡轮增压相配合，互补工作，也就是在排气压力不足的时候，利用新增加的电动涡轮来补充进气增压，弥补低转速时的动力不足和涡轮迟滞问题。 电动涡轮没有了排气端的涡轮，所以整体体积要比传统涡轮小很多。从结构上来讲，这个装置取消了废气涡轮而用电机代替，只保留了负责进气端叶轮，所以从机械角度叫它电子叶轮更为准确，不过从分类角度来说，我们还是跟随官方把它称为电动涡轮，更通俗易懂。 电动涡轮增压的作用和传统涡轮增压一样，只是驱动涡轮的动力来源由电来代替，所以涡轮的转速不被废气压力所限制，反应速度更快。此电动涡轮可以在1秒将转速提升至7万转/分左右，可以提供最高大于3Bar的压力，反应速度和工作效率要好于传统涡轮。 从工况图来看，把两个同为3.0升排量TDI发动机放在一起比较，配有电动涡轮的发动机在低转速区域的扭矩更大，峰值扭矩出现在1250-2000转/分，这个1250转/分的峰值扭矩起始输出转速只是比怠速状态高了500转/分左右；而传统涡轮增压车型的峰值扭矩则出现在1400-2800转/分，相比可以看出配有电动涡轮增压的车型在低转速区域的动力输出要好于传统涡轮增压，同时最大功率也同样有优势。 2 电动涡轮使用48V电路● 电动涡轮使用48V电压 可能有人会问：电动涡轮是需要电能支持的，那用于涡轮动力来源的电能消耗是否会抵消它所提升的动力？对于这个问题奥迪在研发中也给出了解决方案，除了可以用DC-DC转换器将12V的常规蓄电池的电压转换成48V电压使用之外，还融合了刹车动能回收技术，利用这些发动机之外的动力来帮助电动涡轮提供电能。 供电系统使用了48V电压，这相对于传统的12V供电系统来说，可以在电线直径和电机尺寸方面有更好的优化，降低供电损失，而未来48V供电系统也会在汽车领域有更多的应用。 ● 实际体验 本周我有幸驾驶了搭载配有电动涡轮的3.0 TDI发动机的车辆：奥迪RS 5和奥迪A6，不过这两款车目前还是“概念车”身份，没有量产。 此次体验是在一个小赛道进行的，距离不长但弯道很多，可以体验各种速度下的加速。上文中提到电动涡轮主要意义是改善低转速区域的动力输出，在多次尝试了低速区域的加速后，感觉在低转速区域的扭矩输出的确要直接一些，也许是我在体验配有电动涡轮的车型之前，刚刚开过传统涡轮增压的3.0 TDI车型，对比感觉更要明显一些，当然这个区别需要细细体会才能察觉，毕竟传统的涡轮增压的迟滞问题也已经是极度优化状态了。 在出弯加速的过程中，随着脚掌踩下油门的瞬间，动力能及时到位，尤其是在连续深点油门时更为明显，踩下去就有爆发力，加上RS系列车型本身就是运动化调校，所以主观感受已经极为接近自然吸气发动机的感觉，当然，此处说的是动力水平相当的发动机，比如奥迪4.2L V8自然吸气发动机。 ● RS 5 3.0 TDI赛道视频 从效果上来讲，这套新的涡轮组合的确可以弥补传统涡轮在低速时动力不足的问题，由于电控不受发动机转速的物理限制，可以说能满足所有转速区间的动力进气压力需求，不过由于这个新的涡轮组合还没有量产化，所以技术稳定性方面还要看量产以后的表现。 3 合成燃料等技术介绍● 喷油系统 喷油系统也是发动机极为精密的控制系统之一，特别是对于没有点火系统的柴油发动机来说，调试和优化喷油系统时需要兼顾比汽油发动机更多的因素。 奥迪新款的TDI发动机在喷油孔和多次喷油方面也有相应的优化，新款发动机采用的是6孔可变喷油嘴，喷油更加均匀，并且可以调整喷油嘴中的针阀，来适应不同转速需要的喷油量。 对于柴油机来说，多次喷油可以改善噪音和有害物质的排放。在主喷射之前有两次预喷射，这可以降低气缸内的温度来减少氮氧化物的排放，同时也可以减小柴油发动机在工作时的“哒哒”声，而在主喷射之后还会有几次连续的小喷射，这可以减少废气中颗粒物的排放，同时这项技术可以针对每个气缸的情况单独计算出每次的喷油量及精确的喷油时间，提高燃油经济性。 ● 柴油颗粒过滤器位置优化 由于柴油发动机的物理特性，在燃烧后的废气中会产生碳颗粒，相信大家还记得一些被称为“墨斗鱼”老旧卡车，那些冒出来的黑烟就是这种颗粒，非常污染环境，对此传统的三元催化器是无法完美解决的，所以当今的柴油车都配有单独的颗粒过滤器。但随着环保标准的要求越来越高，各大厂商对于柴油车的排放一直在不断地优化。 奥迪新款TDI发动机在排放方面的优化是：将之前安置与底盘部分的过滤系统改在靠近发动机的位置，这套过滤系统包含了三元催化剂、尿素（AdBlue）喷射系统和颗粒过滤器，可以利用前段排气的高温来提高颗粒燃烧分解的速度，提高了废气催化和过滤的效率。 ● 合成燃料 奥迪在柴油发动机领域的研发，除了机械本身，在燃料方面也有所进展，目前已经研发出了一种用可再生能源+水+二氧化碳合成的新燃料（e-fuels），此燃料不会破坏传统能源、生物能源，也不会干扰食品生产，并且可以与现有的材料混合使用。 生产这种合成燃料的基料是一种特殊的藻类微生物，利用自然或者工业产生的沼气作为介质，加入盐水或者是带有盐分的工业废水为介质进一步生产。除了生产燃料过程中减少对于环境的破坏，在产能方面相对于现有的生物柴油来说也有很大提升。 ● 总结： 电动涡轮概念的诞生再一次将面临瓶颈的涡轮增压技术又打开了一扇小窗户，不仅进一步增强了发动机动力的输出，更让迟滞这个“去不了根儿”的毛病看到了希望。此外，回看上文介绍的几项关于柴油发动机的技术点，除了在动力方面的诉求，还有一个共同的设计初衷，就是节能和减排，这是也在越来越严格的排放政策要求下的必然趋势。我们认为，在电动车时代到来之前，传统的内燃机技术还是有空间可以挖掘的，包括文章最后介绍的可再生环保燃料概念，都是事半功倍的技术，希望这些技术能够尽早地得到应用。（图/文 汽车之家 汪淼） 相关阅读： 适用范围广 解析奥迪4.0T双涡轮发动机 |
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