1涡轮增压利弊分析

　　【汽车点评·技术解析·原创】

　　在2015年的新春特辑之 – 论高性能引擎未来发展之趋势 一文中，我指出了未来高性能引擎涡轮化的大趋势。期间我也提到保时捷通过VTG可变几何涡轮技术的应用，来尽力降低了涡轮迟滞现象。那么在其他德系豪强中，还有哪家工厂应用了类似的或是更加先进的涡轮技术呢？答案就是我们今天的主角：灯厂- 奥迪

　　既然经常被广大群众笑称为“灯厂”，那么奥迪是不是只会玩儿灯？在除了车灯设计以外的领域到底怎么样呢？答案是仍然十分的优秀，比如我们今天的这台主角：Audi RS5 TDi Concept

　　也许你会说，上面的这台车有什么奥秘？不就是一台普通的贴了拉花的RS5么？嗯，如果你不掀开引擎盖的话，上面这么说的确没有错。可当你掀开引擎盖后，你会惊讶的发现，这是一台彻彻底底的柴油车，一台柴油的RS5。

▲ TDI - Turbo Diesel Injection 涡轮柴油共轨直喷

　　相对于我们能够买到的汽油RS5，这台柴油RS5依然是一台试验车型，其特点不光是搭载了一台3.0升6缸柴油引擎，而且还应用了一项革命性的新技术：电子涡轮增压。注意，我们这里聊的电子涡轮，可不是你在淘宝上面花一千多块钱买的那种骗人玩意。

▲ 这不是我今天要讲的奥迪电子涡轮，这是国内山寨厂商出品的“电动涡轮”，可别闹混了！PS：这玩意有百害无一利，也就忽悠忽悠广大无知群众，希望在读的各位不要上当。

▲ 这才是我们今天的主角！奥迪的电子涡轮，可以看到，这台涡轮增压器是由法国瓦雷奥公司生产提供的。

　　什么叫电子涡轮？顾名思义，就是靠电力驱动的涡轮增压系统。我们知道普通的涡轮增压车型，其涡轮动力来自于引擎排出的废气。换句话说，引擎转速越高，排出的废气压力越大，那么推动涡轮旋转的动力就越足，涡轮也就能提供更大的压力。但这传统的设计有个弊端，就是当引擎在低转速区间（通常为低于2000转）时，这时通常引擎无法提供充足的废气来推动涡轮，这时在进气道正中央的涡轮压缩端叶片反而成了影响引擎进气效率的累赘，拖累了引擎在低转速区间的表现。

▲ 传统涡轮增压引擎必然会遇到低转速无力的情况，因为压气端叶片在引擎排气不能够提供充足的压力时，是累赘的存在。

　　对于这个问题，大众的解决方案是双增压系统，也就是机械增压和涡轮增压串联。在低转速时使用机械增压进行增压动作，因为机械增压不需要废气驱动，但缺点是需要消耗引擎的动力。而当转速爬升，废气压力增大时，切入涡轮增压来获得更好的动力输出。但这个设计的弊端就是机械增压不易与涡轮增压实现平滑的切换，并且机械增压需要消耗引擎本身的动力来进行增压，拖累了引擎的表现。

▲ 这是大众的双增压系统，搭载在进口的尚酷1.4T车型身上，可以看出，由于有机械增压的存在，而其需要从引擎取得动力，所以双增压结构异常的复杂。

2电子涡轮解析

　  奥迪，在这个问题上，表现的则更具有前瞻性一些：他们提出了电子涡轮这个概念。其基本原理与大众的双增压系统差不多，高转速都是通过传统涡轮进行驱动，区别在于大众的低转速区间用的是机械增压，奥迪则另辟蹊径，用了一个电动的小涡轮。

▲ 这就是前文那台贴的花花绿绿的RS5的引擎结构图，右下方的Electrically driven compressor，指的就是电子涡轮的位置。

　　这个涡轮的特色就是响应速度奇快，有多快？250毫秒。没错，你眨眼一次的速度是400毫秒，这个小涡轮只用一次眨眼速度的一半，就能够从静止状态加速到9万转的工作转速。

▲ 奥迪电子涡轮解剖图，可以看到右侧依然是传统的压气端叶片，而革命性的是在左侧原本的废气端出现了一个高感线圈缠绕的电动机，它取代了传统涡轮的废气端叶片。就是这个小电机，能够在一眨眼的功夫，从零加速到9万转，在这里不得不佩服奥迪的技术。

　　那么现在问题来了：虽然涡轮体积很小，但让其在如此短的时间内加速到如此高的转速，消耗的能量哪儿来？普通车辆的12V电源肯定是不够负担这么突然又这么大量的电流需求了，对么？这个奥迪也想到了，他们用了一套动能回收装置在车辆减速时积蓄电能，电流被临时储存到一个超级电容里面，然后在需要释放时通过一个继电器控制的变压器升压为48V直流电，直接驱动涡轮。

▲ 由刹车进行动能回收，进而将动能转化为电能，存储到超级电容中，随后在加速时电容放电驱动电子涡轮进行增压。是不是听起来有点儿像混合动力？这就是奥迪高瞻远瞩的地方，这套系统其实很容易做成混动系统，奥迪的勒芒赛车R18 e-tron Quattro就拥有类似的设计，这同时也对未来奥迪的技术平台整合铺平了道路。

　　这台3.0升TDi在采用了电子涡轮后，其数据怎么样？385匹马力，扭矩750Nm，涡轮介入转速：1250转。如果没有电子涡轮，1250转就达到750Nm的扭矩几乎是一件不可能完成的事情。更加难能可贵的是，在加装了这套电子涡轮后，整车质量并未有明显的上升，奥迪官方说法是这套电子涡轮以及对应的动能回收电机和超级电容，其系统总重量为25Kg，对于一台自重将近1吨8的RS5来说，增加的重量几乎可以忽略不计了。

▲ 750Nm的扭矩在1250转就能如数释放，不得不让人佩服。

　　那么，这玩意最早会应用在谁身上？据奥迪内部消息称，2017年面世的SQ7量产型可能是第一批搭载电子涡轮的车型，并且未来我们将会看到奥迪旗下更多的高端增压车型搭载这套神奇的电子涡轮。

▲ 目前仅仅是这台RS5 Concept搭载了这套电子涡轮系统，但奥迪希望未来能够在更多的高端车型上配备这套新颖的增压系统，2017年登场的SQ7可能会是第一个。

　　点评君说两句：

　　无论是保时捷的VTG还是今天介绍的奥迪电子涡轮，为什么各大厂商都热衷于投入巨资去开发低延迟的涡轮技术？究其根源，竟都是同一个目标：尽量向自然吸气发动机线性的动力输出所靠拢，尽量做到均匀的扭矩释放，尽力去模拟平顺的驾驶感受。也唯有这样，涡轮增压才能够最终在未来的某一天，彻底取代自然吸气引擎。

　　诚然，涡轮引擎相对于自吸引擎，其固有相对较高的保养成本，以及昂贵的维修更换费用。但其所带来的宽广的扭矩平台，满足欧盟日益严苛的排放法规前提下的高输出特性，以及在应用了新技术后可与自吸媲美的平顺性，都是各大厂商所看重的优点，也更是他们愿意斥巨资研发投入的根源所在。

　　未来还会推出更多引擎尖端技术解析文章，敬请期待。