新一代领军之将 ——解读奥迪电动涡轮技术

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。本次解读的是一个重量级的技术——电动涡轮。

电动涡轮

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，同时大功率也同样有优势。

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。

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。

电动涡轮与废气涡轮协同工作，旁通阀负责切换进气管路

一整套增压系统可以被分为两部分，即电动涡轮增压器来为发动机的进气提供增压效果以及由废气驱动的涡轮增压器来为发动机的进气提供增压效果，因此，这也可以理解为针对两种不同的工况，工程师设计了两套方案，显然，区分这两套方案的临界点是废气驱动的涡轮增压器开始发力的一刻。

虽然这一整套增压系统有两种增压方式，但它们相互之间还是存在着紧密的联系。顺着进气的方向来看，中冷器之前的部分为二者共享，也就是说，即便是电动涡轮增压器在发动机的低转速区域工作时，吸入进气管的空气还是会从唯一的一个空气滤清器进入，途经废气驱动的涡轮增压器（在这个阶段，依靠废气驱动的涡轮增压器依旧是运转的状态，只不过，还不具备完全的增压能力而已）。在这里，吸入的空气会与炙热的涡轮增压器完成冷热交换。依据空气的物理特性，单位体积内的空气量会随着温度的升高而有所减少。如果将这个状态下的空气送入气缸内，这显然不利于缸内混合气的燃烧。因此，在电动涡轮增压器工作的工况下，中冷器还是会发挥着重要的作用。而进气量则通过位于安装在电动涡轮后方的进气压力传感器实时监测并把信号传递至发动机电脑进行分析计算后得出。随后，发动机电脑再根据具体情况对电动涡轮的转速进行调整以修正增压数值。

当发动机转速攀升至足以使安装在排气系统上的涡轮增压器发挥作用时，位于中冷器后方的旁通阀就会打开，由废气涡轮增压器增压后的空气顺着较粗壮的进气管路抵达节气门处，这个增压和进气的过程与普通涡轮增压发动机的原理相同。

电动涡轮的加入可以彻底改善涡轮增压发动机的迟滞问题吗？

从结构上来看，电动涡轮与废气涡轮的协同工作可以进一步改善涡轮增压发动机在低转速下的动力响应，但在废气涡轮介入的瞬间会不会像普通涡轮增压器车有那种突兀感就要看电动涡轮与废气涡轮的衔接是否顺畅了。就像田径比赛中的接力赛一样，准备接棒的运动员会先起速，在接到队友递来的接力棒时他已经开始进入竞技状态。如果这两个人在速度上不能很好的衔接，那么，成绩势必会有所影响。我们把电动涡轮比作已完赛程的队员，此时，他在完成后的冲刺后已显疲态，而后劲十足的废气驱动的涡轮则是马上接跑的队员。

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。