電動渦輪領銜 奧迪TDI發動機新技術解讀

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長期以來，柴油機技術一直是奧迪的重點研發領域。自25年前生產出第一款搭載TDI發動機的車型以來，TDI技術得到了突飛猛進的發展。最近，奧迪將再次推廣關于TDI的新技術。有幸第一時間知道了重點內容。讓我們偷偷看一下。

●電動渦輪機

首先，它是一項重量級技術——電動渦輪。其實，電動渦輪并不是一個新話題，相關信息早在幾年前就已經透露了。初期是基于3.0 TDI V6發動機開發的。

目前電動渦輪增壓還不能完全替代傳統渦輪增壓，但它與傳統渦輪增壓協同工作，即在排氣壓力不足時，利用新增的電動渦輪補充進氣增壓，以彌補動力不足和渦輪低速滯后的問題。

電動渦輪沒有排氣渦輪，所以整體體積比傳統渦輪小得多。結構上，這個裝置取消了廢氣渦輪，代之以電機，只保留了負責進氣口的葉輪，所以從機械的角度稱之為電子葉輪更準確，但從分類的角度來看，我們還是沿用電動渦輪的官方名稱，更容易理解。

電動渦輪增壓的功能與傳統渦輪增壓相同，只是驅動渦輪的動力源換成了電，所以渦輪的轉速不受廢氣壓力的限制，反應速度更快。這種電動渦輪機可以在一秒鐘內將轉速提高到大約70，000轉/分，并且可以提供大于3巴的最高壓力。反應速度和工作效率均優于傳統汽輪機。

從運行圖來看，將兩臺排量相同的3.0升TDI發動機放在一起比較，裝有電動渦輪的發動機在低速區扭矩較大，峰值扭矩出現在1250-2000 rpm，而這個1250 rpm峰值扭矩的初始輸出轉速只比怠速高500 rpm左右。但是傳統渦輪增壓車型的峰值扭矩是1400-2800 rpm。通過對比可以看出，搭載電動渦輪增壓的車型在低速時動力輸出優于傳統渦輪增壓車型，最大功率也有優勢。

●電動渦輪使用48V電壓。

有人可能會問:電動渦輪需要電能支撐，那么渦輪動力源所使用的電能消耗會抵消它所提升的動力嗎？奧迪在研發上也給出了這個問題的解決方案，除了使用DC-DC轉換器將12V常規電池的電壓轉換為48V電壓外，還集成了制動動能回收技術，利用這些發動機外的動力幫助電動渦輪提供電能。

與傳統的12V電源系統相比，該電源系統采用48V電壓，可以更好地優化線徑和電機尺寸，降低電源損耗。未來，48V電源系統將在汽車領域有更多的應用。

●實際經驗

本周有幸駕駛了搭載3.0 TDI發動機的搭載電動渦輪的車輛:奧迪RS 5（查成交價|參配|優惠政策）和奧迪A6，不過這兩款車還是“概念車”，還沒有量產。

體驗是在小賽道上進行的，距離短但彎道多，可以體驗各種速度下的加速。上述電渦輪的主要意義是提高低速區域的功率輸出。在低速區多次加速嘗試后，感覺低速區的扭矩輸出真的比較直接。可能我只是開了傳統渦輪的3.0 TDI車型，然后才體驗了電動渦輪的車型，對比感更明顯。當然，這種差異需要仔細理解，我們才能意識到。畢竟傳統渦輪增壓的滯后問題已經處于極度優化的狀態。

在轉彎加速過程中，腳掌踩油門的瞬間動力就能到位，尤其是油門持續推深，踩下去有爆發力。另外，RS系列車本身就是運動調校，所以主觀感受非常接近自然吸氣發動機的感覺。當然，我們這里說的是一臺功率水平相近的發動機，比如奧迪4.2L V8自然吸氣發動機。

● RS 5 3.0 TDI軌道視頻

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實際上，這種新的渦輪組合確實可以彌補傳統渦輪在低速時功率不足的問題。由于電控不受發動機轉速的物理限制，可以說可以滿足所有轉速范圍內的動力進氣壓力需求。然而，由于這種新的渦輪組合沒有大規模生產，技術穩定性取決于大規模生產后的性能。

●燃油噴射系統

噴油系統也是發動機極其精密的控制系統之一，尤其是對于沒有點火系統的柴油機，在調試和優化噴油系統時，需要考慮的因素比汽油機多。

奧迪新款TDI發動機在噴油孔和多次噴油方面也進行了優化。新發動機采用6孔可變噴嘴，使噴射更加均勻，噴嘴內針閥可調節，滿足不同轉速所需的噴射量。

對于柴油發動機，多次噴油可以改善噪音和有害物質的排放。主噴前有兩次預噴，可以降低缸內溫度，減少氮氧化物的排放，同時還可以降低柴油機工作時的“咔嚓”聲，主噴后會有幾次連續的小噴射，可以減少廢氣中顆粒物的排放。同時，該技術可以分別計算每個氣缸的噴油量和精確噴油時間，提高燃油經濟性。

●柴油微粒過濾器位置的優化

由于柴油機的物理特性，燃燒后的廢氣中會產生碳顆粒。相信大家還記得一些叫“墨魚”的老卡車。排放的黑煙就是這樣的顆粒，非常污染環境。傳統的三元催化轉化器不能完美解決這個問題，所以今天的柴油車都配備了單獨的顆粒過濾器。然而，隨著環保標準要求的不斷提高，各大廠商對柴油車的排放不斷優化。

新款奧迪TDI發動機的排放優化是:將之前安裝在底盤部分的過濾系統換到靠近發動機的位置。這種過濾系統包括三元催化器、尿素噴射系統和顆粒過濾器，可以利用前排氣的高溫來提高顆粒的燃燒和分解速度，提高廢氣催化過濾的效率。

●合成燃料

奧迪在柴油發動機領域的研發，除了機械本身，在燃油方面也取得了一些進展。目前，一種由可再生能源+水+二氧化碳合成的新型燃料已經開發出來。這種燃料不會破壞傳統能源和生物能源，也不會干擾糧食生產，可以與現有材料混合。

生產這種合成燃料的基料是一種特殊的藻類微生物，它以天然或工業沼氣為介質，加入含鹽的鹽水或工業廢水作為介質進行進一步生產。除了減少燃料生產過程中對環境的破壞，生產能力也較現有生物柴油大幅提升。

●總結:

電渦輪概念的誕生，再次為面臨瓶頸的渦輪增壓技術打開了一扇小窗戶，不僅進一步增強了發動機的動力輸出，也讓無法去根的滯后，看到了希望。此外，回顧以上介紹的關于柴油機的幾個技術要點，除了動力的吸引力之外，還有一個共同的設計初衷，那就是節能減排，這是在日益嚴格的排放政策要求下的必然趨勢。我們認為，在電動汽車時代到來之前，傳統內燃機技術仍有空空間有待挖掘，包括文末介紹的可再生環保燃料概念，都是事半功倍的技術。我們希望這些技術能夠盡快得到應用。