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奔驰宝马无地自容 看沃尔沃怎样把三个涡轮塞车里

玩车教授·2014-11-04 08:01
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沃尔沃,大家对这个品牌有啥印象?别的不敢保证,相信大家对沃尔沃最深刻的印象还是它们的安全性。沃尔沃可是号称“全世界最安全的汽车”的啊!多少年来“安全”这茬子事都是沃尔沃(好吧,广东地区一些老车迷可能习惯称它为“富豪”)宣传的重中之重。除此之外还有啥?对了,它们家的卡车也很有名。在国外,很多重型车都是沃尔沃出品,或许你对沃尔沃卡车没啥印象,但还记得那个在两台卡车中间劈腿的男人么?那就是它们的广告。(详情请度娘:沃尔沃卡车广告)但如果说到高性能,大家估计不会和沃尔沃联系起来吧?但最近,沃尔沃还真的和动力较起真来了。

到底是啥?答案就是一台---涡轮增压发动机。沃尔沃最近展出了一款全新的Drive-E2.0T发动机,装备三个涡轮增压器,马力至少也有450匹,相当吓人。那么今天,让教授带大家一起来看看这台三涡轮怪兽吧。

性能怪物

该款发动机属于沃尔沃的Drive-E系列,E的含义是高效、环保、电驱。但教授关心的是,这台以2.0排量却能爆发出450匹的机器,按理说是完全的性能化产物,但为何要用“E”这个看起来一点都不“性能”的名称呢?其实,原因正是在于,这台发动机采用了电动涡轮增压技术,这也是沃尔沃首次对外界公开展示它们搭载电动涡轮的机型。

什么是电动涡轮?

传统涡轮增压器由废气驱动,因此会存在一个因废气量不足以推动涡轮进入工作转速区间,从而导致涡轮增压器失效的状态,这就是涡轮迟滞。而即使是采用大小涡轮设计,也不能完全消除迟滞现象。而电动涡轮,则是通过由电机推动一个小型涡轮,在极低的转速就开始为发动机提供增压能力,到了高转速,电机停转,交由大涡轮负责增压,这么一来,就可以完全消除涡轮迟滞,让小排量涡轮发动机获得犹如大排量自然吸气发动机一般的顺畅加速感,算是现在比较完美的解决方案。

仔细看看

首先看传统涡轮部分,在发动机的排气侧,布置了上下两个并联的废气涡轮,而通过这个硕大的排气侧,也证明了这两个涡轮都属于高转出力型涡轮。那么涡轮迟滞岂不是十分严重?请往下看

在发动机进气侧,我们能看到第三个涡轮和它的驱动电机。对比废气涡轮和机械增压技术,电子涡轮能够消除涡轮增压普遍存在涡轮迟滞现象,刚好弥补了废气涡轮因转动惯量较大引起的迟滞现象。也因为这是电动涡轮,也就不需要在排气侧设置涡轮了,直接在进气侧布置压气机即可。

原理解析

好了,那么问题来了,为什么沃尔沃要布置三个涡轮?他们的之间有何联系?(高能注意

三个涡轮的布置大致如下:电子涡轮位于进气歧管一侧,从Suction Pipe(连接空气滤清器与涡轮本体之间管路)外接一段管路经过电子涡轮,空气经增压后回到Suction Pipe;随后Suction Pipe在岔口处一分为二,将新鲜空气送入反面排气侧的两个并联废气涡轮中,经二次增压后分别进入各缸;其中,一个涡轮由1、4缸驱动而另一个涡轮由2、3缸驱动。

下图是这套三涡轮的工作描述,相比枯燥的文字,这会直观一些

发动机处于低转速时,旁通阀将空气拦截而全部进入电子涡轮,此时发动机主要依靠电子涡轮来提供压缩空气;随着转速提升,废气涡轮开始介入工作,经过电子涡轮压缩的空气进入废气涡轮进行二次增压;转速继续升高,电子涡轮对于高速气流反而成了累赘,气流被旁通阀阻隔在电子涡轮之外,而沿着Suction Pipe流向已经进入状态的废气涡轮。这一套系统通过引入电子涡轮,解决大尺寸涡轮低速介入性不良的问题,而且在松油再加速的时候,也能快速启动弥补废气涡轮的涡轮迟滞。

喷油系统的精进

要爆发不小于450匹的马力,除了提供充足的空气外,足额足量的燃油更是必须的。为此,沃尔沃提高了喷油系统的压力,通过将两个高压油泵进行V2形式,90°对置布局的方法,使得最高压力可达250Mbar,同时通过采用缸内直喷技术,也进一步提高了燃烧效率。

沃尔沃透露,由AVL、电装和北极星共同开发的这款Drive-E系列发动机,完全有能力做到稳定而可靠地输出450匹马力,将会为今后的大型轿车如S80、大型SUV如XC90等车型服务。(PS:电装主要负责电动涡轮部分)

并非先行者

值得一提的是,三涡轮技术并非沃尔沃第一个想到的,宝马早在2012年已推出一款类似的三涡轮发动机,那是一款3.0L的6缸柴油发动机,型号M550d,拥有最大280kW(375PS)的动力输出。虽然账面数据不及沃尔沃的概念发动机,但宝马的远见是值得称赞的。同时,奥迪的RS5 TDI也将加入三涡轮行列。

后记

现在涡轮增压已经是不可阻挡的潮流了。对涡轮迟滞的研究也让各大厂家发动机部门的人们挠破了头皮。而就教授看来,在针对涡轮本体优化的同时,还有一种方法值得借鉴---电机,这种技术实际上已经在赛场上得以验证。通过电动机辅助,同样可以获得发动机低转速下强大的扭矩输出表现。无论如何,发动机小型化已经是未来的趋势,我们也希望,能看到更多更先进更环保,动力更强大的涡轮增压发动机。

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