Garrett打造電動渦輪增壓器：更強勁動力、更高效率和更短滯后

　　據(jù)外媒報道，雖然純電動汽車正在不斷崛起，但現(xiàn)實情況是內燃機引擎仍將會繼續(xù)存在一段時間...并且還會有許多提升的空間。實際上，電動也是這一等式中的一部分--即電氣化渦輪增壓器，它將有望在效率和電力輸送方面向前邁出一大步。

　　近年來，渦輪增壓器已經(jīng)迅速成為汽車領域的主流趨勢，隨著發(fā)動機變得越來越小、對效率的追求也越來越高，功率輸出和燃油經(jīng)濟性得到了改善。如今， 作為一流部件制造商和在渦輪增壓技術領域擁有領先地位的公司，Garrett Motion宣布將在2021年推出電動渦輪增壓器(e-turbos)，其中將特別關注混合動力引擎。

　　E-turbo顯然是現(xiàn)代發(fā)動機渦輪增壓的下一步。通過對渦輪增壓器假脫機的更多控制，電力即效率將獲得提高。為了明白它是如何運轉的，了解渦輪增壓器如何影響燃燒來提高發(fā)動機的功率輸出和效率則是非常重要的。

　　渦輪增壓快速入門

　　內燃機在燃燒室（汽缸）中點燃燃料并和空氣混合以產(chǎn)生運動。獲得燃料：正確的空氣混合物對于用最少燃料獲得最大能源至關重要。跟人們所想的相反的是，電力輸送同樣也是效率的重要組成部分。如果可以用更少的燃料來補充更多的動力，那么發(fā)動機的效率顯然會更高。那些參加過賽車運動的人知道，有效的動力創(chuàng)造要比傾倒燃料更好。前者能夠產(chǎn)生更好、更可用的動力并減輕重量、允許車輛走得更快并保持更高的速度更長時間。

　　渦輪增壓器有助于改善燃料效率：通過壓力推動更多空氣進入燃燒室從而使進入燃燒室的空氣量可以得到更精確的控制。非渦輪增壓（又名“自然吸氣”）發(fā)動機則通過后退的活塞和打開的進氣閥產(chǎn)生的部分真空將空氣吸入燃燒室。增壓發(fā)動機使用了一種類似于渦輪增壓器的強制空氣方式，但它由發(fā)動機本身驅動，因此需要從發(fā)動機獲得動力才能運行。雖然傳統(tǒng)上來說，增壓器比渦輪增壓器更容易控制，但成本更高且對小排量發(fā)動機來說也不總是那么得好用。

　　傳統(tǒng)渦輪增壓器由發(fā)動機排出的廢氣提供動力，另外它對發(fā)動機的動力輸出不產(chǎn)生任何阻力。排氣使渦輪旋轉，渦輪吸入空氣、壓縮空氣然后將其推入氣缸的進氣口。渦輪增壓器的缺點是發(fā)動機在從低壓（低轉速）增至高壓（高轉速）時會出現(xiàn)延遲。

　　在一個典型的應用中，渦輪增壓器的大小以平衡其渦輪動力交付時間跟發(fā)動機的需求而定。渦輪壓縮機越大，其在提供更多動力之前的滯后時間也就越長。通常這種妥協(xié)意味著如果渦輪太小的話則無法在很高的轉速下有效運行。如果是在高轉速下，這些渦輪經(jīng)常會關閉、更多的燃料會被泵入發(fā)動機以此來補償并讓渦輪冷卻下來。

　　大眾汽車、梅賽德斯-奔馳等公司已經(jīng)開發(fā)出了雙級渦輪增壓器，這種增壓器通過電動馬達旋轉渦輪壓縮機一直到廢氣能夠趕上并以更高的速度占據(jù)壓縮機。然而這些雙級渦輪會受到一定的物理限制，因為一個小電機只能轉動一個給定尺寸的壓縮機。因此，上面提到的尺寸大小和熱量平衡問題仍舊存在。

　　Garrett E-Turbo系統(tǒng)

　　Garrett計劃將渦輪增壓器提升到全電動的水平。這家公司內部的E-Turbo設計將很快就會加入到三菱、BorgWarner等其他渦輪制造商的競爭中。E-Turbo的壓縮機并不是部分由較小的發(fā)動機驅動而是通過較大的電動機在較低速度下驅動較大的壓縮機，最終隨著發(fā)動機轉速的增加，廢氣可以實現(xiàn)部分或全部驅動壓縮機。

　　從本質上來說，這樣的渦輪增壓器可以造得更大進而擴大它的用途--既提高了功率和效率又幾乎消除了渦輪滯后性。更重要的是，渦輪上的發(fā)動機還可以反向工作。

　　當渦輪不再需要的時候，例如減速或當司機開始以滑行的速度行駛時，旋轉的渦輪的慣性可以被捕獲并被傳輸給車輛的電池。Garrett特別設計了它的E-Turbo以此來配合目前許多生產(chǎn)車輛上使用的48V系統(tǒng)。其方案不僅可以捕獲原本只會從排氣管中釋放出來的能量從而進一步提高效率，而且更重要的是，獲得的能量可以在踩下油門的時候用來再次旋轉渦輪時。Garrett表示，這些效率的提高意味著車輛燃油效率提高了10%。大多數(shù)情況下，燃油效率提高范圍都將在2- 5%之間，具體多少則取決于如何使用E-Turbo系統(tǒng)以及采用哪種行駛。此外，E-Turbo還可用于柴油發(fā)動機，在這種情況下它最多可減少20%的氮氧化物，而這則是另一個巨大的好處。

　　現(xiàn)在的汽車雖然引擎在不斷縮小但其動力輸出卻沒有因此減少，對此，Garrett相信E-Turbo也能做到這點。由于E-Turbo可以使用更大的渦輪，所以它可以在運行過程中保持較低的溫度而不需要傾倒燃料。

　　Garrett表示，他們將在未來將這一計劃帶入到量產(chǎn)汽車中，至于會跟哪家公司合作并沒透露。鑒于其以往的技術合作歷史，捷豹路虎很有可能會是那家公司。