在起跑線上開掛 奧迪電子渦輪技術解析

　　【太平洋汽車網 新車頻道】前段時間，奧迪發布了一款TT clubsport turbo概念車，該車將作為新一代TT RS的設計雛形，全身的大包圍、各種兇悍的空氣動力學套件看起來確實狂拽炫酷。除此之外，2.5TFSI直列五缸發動機能爆發出441kW(600PS)/650Nm的動力也實在堪稱恐怖，升功率竟高達176.5kW(240PS)。這樣一對比，升功率132.5kW(180PS)，號稱民用最強升功率的AMG 2.0T發動機基本可以被羞辱到該投胎再造了。（Author：Yang Li）

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　　不過在最大動力輸出的光環之下，新車的最大亮點卻聚焦在一臺小小的電子渦輪上。這臺發動機真正技術上的創新在于比普通渦輪發動機增加了一臺電子渦輪增壓器。與傳統渦輪增壓不同的是，這顆電子渦輪在發動機啟動的一剎那就開始工作，和傳統渦輪要到一定轉速才開始介入相比，這分明就是在起跑線上開掛。

● 為什么主角光環要給這臺電子渦輪增壓器？

　　誠然，這臺2.5TFI發動機的最大功率和最大扭矩已經足夠驚艷，但它不具有普遍性，也就是說別人很難復制。但是增加電子渦輪增壓器這項新技術就可以在很多發動機上實施，這或許能引領一場發動機革命。

　　既然都能扯上革命了，那么革命的本錢在哪里，必須要拿出漂亮的數據才能說服人吧。好，那就展示下。

　　除此之外，在這臺2.5TFI發動機上，電子渦輪在低轉速區間內甚至還能多提供200Nm的扭矩，這點也是電子渦輪能給出的巨大優勢。

● 電子渦輪增壓器是如何做到這樣的成績的？

　　要回答這個問題，就得把普通渦輪發動機的工作原理和增加了電子渦輪增壓器的渦輪發動機工作原理弄清楚。

　　▲ 首先看下普通渦輪發動機工作原理：

　　但這樣就帶來了一個問題：即發動機在低轉速區間排出的廢氣推動力不夠的時候，廢氣壓力不足以帶動渦輪的運轉。只有發動機達到一定轉速后，廢氣壓力才足以將渦輪帶動，此時渦輪增壓器才開始發揮功效。

　　▲ 增加了電子渦輪增壓器的渦輪發動機工作原理：

　　正是因為傳統渦輪發動機具有渦輪遲滯這樣的特性，才引來了本文主角的登場。電子渦輪增壓器就是在發動機在低轉速區間廢氣壓力不足時，通過電能驅動電子渦輪頁扇高速運轉，補充發動機低速時傳統渦輪壓力介入慢的缺點。

　　而這就是最根本的改變，新的電子渦輪的響應速度奇快，僅需0.25秒就能把渦輪的轉速從零加到9萬轉，基本上一起步這臺電子渦輪就能全力工作了，繼而發動機可以在整個轉速區間都處于雞血狀態。

　　▲ 電子渦輪結構及配套設備

　　這是一臺電子渦輪增壓器的截面圖，可以看出右側依然是傳統的壓氣端葉片，而革命性的是在左側原本的廢氣端出現了一個高感線圈纏繞的電動機，它取代了傳統渦輪的廢氣端葉片。就是這個小電機，能夠在一眨眼的功夫，從零加速到9萬轉。

　　在如此短的時間內要加速至9萬轉，普通車輛的12V電源肯定辦不到。奧迪的解決辦法是通過一個繼電器控制的變壓器將12V電壓升至48V直流電，來直接驅動電子渦輪。

　　此外，如此強大的能量全靠蓄電池也肯定不可行，所以奧迪還在車內增加了一套動能回收裝置，在車輛減速時積蓄電能，電流被臨時儲存到一個安置在車后的超級電容里面。

　　▲ 電子渦輪和普通渦輪如何協同工作

　　實際上，在到達一定轉速之后，這臺發動機的工作狀態和一臺普通的渦輪增壓發動機完全一樣。此時，電子渦輪已經徹底不工作了。

● 為何不讓它們同時工作？

● 為降低最大輸出的轉速區間，有哪些方案，利弊如何？

　　在解決渦輪的遲滯性上，奧迪這次拿出了電子渦輪+普通我渦輪的雙渦輪方案，那么除此之外，其它廠家都有些什么措施，下面就簡單介紹下：

　　▲ 單渦輪雙渦管增壓

　　暫時使用單渦輪雙渦管增壓技術的主要為4缸直列發動機，以寶馬N20發動機為例。

　　采用了單渦輪雙渦管增壓技術的這臺N20發動機，在1250的低轉速時就能達到350Nm的峰值扭矩（高功率版），并能一直持續到4800轉，幾乎涵蓋了日常行車所要用到的轉速范圍。

　　▲ 雙渦輪增壓

　　雙渦輪增壓一般用于6缸以上發動機，奔馳、寶馬、奧迪均推出了雙渦輪發動機。

　　本質上來講，能提高它響應速度的還是雙渦管分組的排氣結構，加多一個渦輪提升的是它的最大功率而非低轉速動力響應。

　　▲ 機械+渦輪雙增壓

　　這個工作原理其實與電子渦輪+普通渦輪類似，只不過低轉速時工作的換成了機械增壓器。以大眾1.4TSI雙增壓發動機為例：

　　1.在低轉速時，由于廢氣渦輪的遲滯效應，大部分的增壓壓力都由機械增壓器產生。發動機低轉響應性更好，廢氣渦輪增壓器的啟動更加平順。

　　2.當轉速達到1500rpm時，兩個增壓器同時產生作用，總增壓值達到2.5bar。隨著轉速提高，廢氣渦輪增壓器使發動機獲得更大的動力，而機械增壓器由于摩擦的增大，增壓效果逐漸降低。

　　 3.當轉速超過3500rpm時，發動機管理系統控制電磁離合器分離，使得機械增壓器退出工作，減少摩擦損耗。此時，廢氣渦輪增壓器完全提供發動機的增壓壓力。

● 四大增壓方式對比總結：

　　這四大增壓方式都對傳統的增壓方式結構進行了改進，都能提高車子在低速狀態下的動力表現，但四個也都各有特點。首現雙渦輪增壓畢竟有兩個渦輪，能壓榨出的動力最高；而雙渦管單渦輪則勝在一個精巧，在結構盡量簡單的情況下提高渦輪介入速度；渦輪+機械雙增壓的目的在于平順，最大功率提升不明顯；電子渦輪+普通渦輪的響應速度最快，0.25s就能全力工作。此外，以這臺2.5TFSI發動機為例，超低轉速狀態下能增加200Nm的扭矩，能頂上一臺電動機了。

● 渦輪增壓的另一個問題——介入突兀

● 這么強，將來這臺發動機到底給誰用？

　　這個問題想必才是大家最關心的，到暫時為止，奧迪把電子渦輪技術分別用在了一臺柴油車（RS 5 TDI概念車）和汽油車（TT clubsport turbo概念車）上，但兩臺均為概念車。誰能成為量產車中第一個吃螃蟹的，我們暫時也捕獲到了一點風聲。