汽油型分裂机(奔驰搞出了电动“佩奇”，帮汽油车续命的新救星？)

Posted 2023-05-31

篇首语：冲天香阵透长安，满城尽带黄金甲。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了汽油型分裂机(奔驰搞出了电动“佩奇”，帮汽油车续命的新救星？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

汽油型分裂机(奔驰搞出了电动“佩奇”，帮汽油车续命的新救星？)

电动化是汽油车不共戴天的仇敌？其实它们背地里正悄悄私通。

奔驰旗下专注于高性能车的子品牌 AMG，宣布将在下一代 C63 配备的 2.0T 四缸机上，应用一个全新的黑科技部件，电子涡轮增压器。这可能是汽油时代尾声，电力加持下的另一处巅峰。

涡轮增压到底是个啥，之前借各种契机讲过好几次了（可参阅《涡轮增压“过气”了？》和《汽油车努力起来，真没电动爹什么事儿》）。再直白点说，《啥是佩奇》里那个鼓风机大家都知道长啥样，装在车上就能往发动机气缸里强行灌空气。如果这个“车载佩奇”灌风的动力，是发动机排出废气的机械能，这就是涡轮增压。废气排得越猛，“佩奇”干活就越卖力，就这么个事儿。

所以涡轮迟滞也很好理解了。要想让“佩奇”干活儿，发动机得自己先使劲儿，这么一个时间差和流程差，就导致“佩奇”出力多多少少总会晚一拍，这就叫涡轮迟滞。

为啥非要用涡轮、非要增压？一直到上个世纪末，汽油车世界里，不带任何增压的所谓自然吸气发动机才是主流，涡轮增压只是“另一种选择”。但自然吸气发动机发展了一个世纪，要继续提升动力眼前无非两条路：提高转速，或者加大排量。前者会牺牲日常用车工况，后者不利于能耗和排放。怎么办呢？加个涡轮，再减小排量。这样动力的“上限”被提升了，而日常低负荷时的能耗又降低了，bingo！

有好处就必然有代价，首要的一点就是涡轮迟滞。因为迟滞现象的客观存在，涡轮增压的发展也有极限。到了十几年后涡轮已经普及化的今天，涡轮增压发动机要继续提升动力，无非换用更大号涡轮、提高涡轮增压值。然而更大的涡轮惯性更大，意味着更严重的迟滞：想让大号佩奇干活儿，您得等更久。所以增压值不能无限制的提高，不然动力峰值是上去了，日常开着却不好受。

为了尽可能实现提高动力但不加剧迟滞，人们也尝试了很多种办法：双涡轮，把一个大号涡轮换成俩小号涡轮；双涡管，更科学地利用好排气脉冲；可变截面涡轮，让同一个涡轮“敏感度”可变……不过这些措施，作用终归都是有限的，机械手段减小迟滞的潜力已经被挖掘殆尽。

如今电气化大潮扑面而来，表面上，汽油车似乎与新生的电动车势不两立，而背地里，它们暗搓搓早就对电动化投怀送抱了。祖国从小就教育我们，分裂对立没有出路，融合互通才是正道的光。

随着 48V 电气系统逐渐普及，既然有了电，废气驱动的涡轮增压总会慢一拍，那么直接用电机来驱动涡轮不就好了？

好想法，工程师们也确实尝试这么做，但一直到奔驰与涡轮供应商盖瑞特（Garrett）合作研发，即将用于下代 AMG C63 上的这一颗，才算得是真正意义上的电动涡轮。

之前，量产装车的电驱动涡轮增压，其实也仅有奔驰和奥迪两家。2016 年，奥迪在其新一代 TDI 柴油机上率先使用了电涡轮，后来扩展到新 S6/S7 使用的 2.9T 汽油发动机，目前为止还没有出现在我国市场。2017 年，奔驰推出的直列六缸发动机 M256，成为了应用电涡轮的第二个案例，现在的 S450、GLE450 等都在用。

不过这些涡轮电动化的方案都不太彻底。

奥迪的方案，是在传统废气涡轮与发动机之间，布置一个小型的电动涡轮，奥迪称之为电力驱动压缩机 EPC（Electric Powered Compressor）。在废气涡轮/主涡轮来不及快速建立压力时，EPC 在电力驱动下可在 1/4 秒内达到 70000 转/分，压力升高几乎是一瞬间，从而起到消除涡轮（主涡轮）迟滞的作用。

（奥迪 3.0TDI ）

奔驰之前的方案与之类似，但稍有不同。相同的是奔驰 M256 也采用主废气涡轮+辅助电涡轮的组合，不同的是奔驰将电涡轮放在了主涡轮边上，而奥迪的电涡轮离主涡轮较远偏居一偶。和奥迪的方案相比，奔驰的这个废气+电双涡轮更紧凑更集中化，比较容易移植到其他型号发动机上。（如果你好奇心更重的话，这种不同，是因奥迪将电涡轮放在了中冷器之后、靠近发动机进气的位置，而奔驰的电涡轮在中冷器之前、与主涡轮靠得更近。）

（博格华纳为奔驰 M256 提供的电动涡轮技术）

二者的大体思路，都没有抛弃或改造原有的废气驱动涡轮，而是在进气管路上另辟一条“路”安排电涡轮：主涡轮出现迟滞时通过开闭阀门，将空气引向电涡轮那条路，让电涡轮先帮忙接一把手，主涡轮压力起来之后再给接回来。这样的思路简单易实现，但毕竟新增了一堆部件，成本和效率上必然吃亏。

而到了本文真正的主角，奔驰 AMG 与盖瑞特研发的新电动涡轮技术，废气涡轮和主涡轮终于合二为一。一台厚度仅为 40mm 的超小型电机，被塞进了传统废气涡轮增压器的中心轴上、排气涡轮一侧与进气压缩机之间。

（AMG 与盖瑞特联手的新电动涡轮）

在传统涡轮中集成电机，首先难在空间小，其次是工作环境实在太恶劣。要知道，涡轮增压器，尤其是其废气涡轮一侧，堪称是整辆汽车环境最为艰苦的“工位”。发动机高负荷运转时排出的废气，可以让排气侧涡轮升温到 600~1000 摄氏度；另一侧虽然进来的是新鲜空气，但经过压缩后空气也会升温；涡轮和压缩叶轮，各自转速高度数万转，高转速又会带来巨大热量。再加上电机本身运转时也会大量发热，在如此狭小的空间布置一台电机，要想满足其散热需求让它正常工作，难度可想而知。

目前已知的信息，奔驰是将发动机的冷却水路直接引入对涡轮电机散热。这可以解释为什么这款电动涡轮系统，是被奔驰旗下高性能品牌 AMG 率先使用：对于这些终极驾驶机器，更小更紧凑是非常有价值的，而强大的散热系统本来就是必须的。

（路试中的下代 C63）

电机驱动，意味着可以完美消减掉涡轮迟滞。只是少点迟滞吗？别忘了，迟滞是阻碍使用大号涡轮的拦路虎，消除迟滞意味着可以使用更大的涡轮增压器，也就意味着更高的动力上限。按照预计搭载的 C63 车型发展脉络，搭载电动涡轮后的 AMG 2.0T 发动机，保守估计也将输出不少于 450 马力（现在的 M139 已经有 421ps）。更不要说，这样的动力还是以零迟滞的线性输出。

电动化，确实是拓宽汽车未来发展的利器——不论在电动车身上，还是在汽油车身上，最终导向都是更快、更强、同时更省。

面向未来，把电机放在涡轮内部，还会引来一个未来遐想。其实在现在的 F1 赛车上，涡轮增压器也同轴连接着一个电机，F1 中称作 MGU-H 热能回收电机。由于电机通常可以实现反转发电，意味着电动化的涡轮增压器理论上可以去掉泄压阀（用来释放多余的排气压力），将多余压力作用于电机用来发电，这对于混动化的电涡轮汽车来说是宝贵的资源。当今 F1 动力系统高达 50% 的热效率，其中 MGU-H 电机功不可没。