奧迪Biturbo&48伏電氣系統(tǒng)解讀

日前，奧迪汽車公司宣布成功研制出電動(dòng)雙渦輪增壓技術(shù)和48伏電氣系統(tǒng)，并且以上兩項(xiàng)技術(shù)均已計(jì)劃投入量產(chǎn)。奧迪汽車公司在此之前就已經(jīng)開始研究電動(dòng)雙渦輪增壓技術(shù)。目前奧迪汽車采用的渦輪增壓方式主要包括兩種。其中，奧迪A6 TDI概念車搭載的是全新的3.0 TDI monoturbo單渦輪增壓器，該增壓器采用的是一種附帶輔助電動(dòng)壓縮機(jī)的單渦輪增壓方式；而奧迪RS5 TDI概念車搭載的是3.0 TDI biturbo雙渦輪增壓器，以上雙渦輪增壓器采用的是附帶輔助電動(dòng)壓縮機(jī)的串聯(lián)雙渦輪增壓方式。

以上奧迪電動(dòng)biturbo雙渦輪增壓系統(tǒng)主要是由一個(gè)傳統(tǒng)的排氣渦輪增壓器和一個(gè)串聯(lián)備用電動(dòng)壓縮機(jī)組成的。傳統(tǒng)的排氣渦輪增壓器一般包括單渦輪monoturbo和雙渦輪biturbo兩種渦輪增壓方式，而串聯(lián)附帶電動(dòng)壓縮機(jī)是由獨(dú)立的48伏電力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的。除了包含單純的渦輪葉片外，該電動(dòng)雙渦輪增壓系統(tǒng)還包含一個(gè)小型的電動(dòng)馬達(dá)，該電動(dòng)馬達(dá)可以在短短250毫秒之內(nèi)將壓縮機(jī)葉輪加速到最大速度，該電動(dòng)馬達(dá)的最大驅(qū)動(dòng)功率可以達(dá)到7千瓦。

奧迪RS 5 biturbo TDI雙渦輪增壓概念車的動(dòng)力總成，注意圖中高壓時(shí)工作的廢氣渦輪增壓器和低壓時(shí)工作的電動(dòng)壓縮機(jī)，其中電動(dòng)壓縮機(jī)位于中間冷卻器的下游。

奧迪A6 monoturbo TDI單渦輪增壓概念車的動(dòng)力總成，注意圖中單渦輪增壓器和電動(dòng)壓縮機(jī)的位置。

圖中所示為奧迪48伏電氣系統(tǒng)

以上奧迪電動(dòng)biturbo雙渦輪增壓器位于中央制冷器的下游。在大多數(shù)的運(yùn)行工況下，它并不工作。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，渦輪增壓器內(nèi)廢氣排放能量較小，此時(shí)旁通閥關(guān)閉，空氣將進(jìn)入電動(dòng)壓縮機(jī)中。這些吸入的空氣可以被靈活而又精確地注入到不同的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中。這項(xiàng)電動(dòng)渦輪增壓技術(shù)可以使得汽車動(dòng)力能夠自動(dòng)產(chǎn)生，而這種工作狀況在車輛啟動(dòng)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下是很難產(chǎn)生的。

在沒有外力的穩(wěn)定狀態(tài)下，奧迪3.0 TDI monoturbo單渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生恒定的240千瓦（約合326馬力）的功率，且其發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500-3000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)可以達(dá)到最大扭矩為650牛米（約合479.4磅英尺）。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)不到渦輪增壓工作轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器配備的電動(dòng)壓縮機(jī)可以介入工作，這樣就可以有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足或扭矩不足的問題，因此，其可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度和靈活性能。因此，配備了該奧迪3.0 TDI monoturbo單渦輪增壓器的汽車在六檔區(qū)從60千米/時(shí)加速到120千米/時(shí)所需要的時(shí)間可以從13.7秒下降到8.3秒。

奧迪RS 5 TDI概念車所搭載的優(yōu)化版V6雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生283千瓦（約合385馬力）的功率，其發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1250-2000轉(zhuǎn)/分時(shí)可以達(dá)到峰值扭矩為750牛米（約合553.2磅英尺）。發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器配備的電動(dòng)壓縮機(jī)可以在車輛起步時(shí)為車輛提供充沛的動(dòng)力。奧迪RS 5 TDI概念車的百公里加速時(shí)間粗略估算可以達(dá)到4秒以內(nèi)。其中，在車輛行駛換擋過程中，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)渦輪增壓器可以進(jìn)行智能交替工作，從而就可以保證車輛發(fā)動(dòng)機(jī)在每次換擋之后都可以實(shí)現(xiàn)渦輪增壓。

奧迪公司表示，電動(dòng)雙渦輪增壓的優(yōu)勢最主要就體現(xiàn)在車輛的日常駕駛過程中。通過配備電動(dòng)雙渦輪增壓器可以有效避免經(jīng)常性減檔以降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持動(dòng)力。偏愛運(yùn)動(dòng)型駕駛模式的駕駛員一定會(huì)對車輛在出彎時(shí)迅速提速的能力表示贊賞。奧迪還表示，電動(dòng)雙渦輪增壓可以適用于奧迪公司非常多的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)車型上，并且以上電動(dòng)雙渦輪增壓器還將迅速投入到TDI系列的量產(chǎn)中。

其中，用來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓縮機(jī)的能量主要來源于車輛滑行期間的回收能量，因此其最終效果就是可以保證能量消耗達(dá)到平衡狀態(tài)。電動(dòng)壓縮機(jī)能量主要來源于獨(dú)立的48伏電力系統(tǒng)和其自身配置的鋰電子電池。另外，電動(dòng)壓縮機(jī)還配備了DC / DC能量轉(zhuǎn)換器，這樣通過DC / DC能量轉(zhuǎn)換器就可以連接到12伏電氣系統(tǒng)上。

奧迪公司表示，48伏電力系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢。與12伏電力系統(tǒng)相比，48伏電力系統(tǒng)可以為耗電部件提供更多的能量，其中包括熱電發(fā)熱元件、機(jī)電后輪剎車制動(dòng)系統(tǒng)以及油泵、水泵等發(fā)動(dòng)機(jī)附件。48伏電力系統(tǒng)具有更高的電壓，這意味著通過系統(tǒng)的電流就更小，從而就可以使用橫截面更小的電纜，從而可以減輕系統(tǒng)的整體重量。奧迪公司計(jì)劃在近期將48伏電力系統(tǒng)引入到多個(gè)車型中。

電動(dòng)雙渦輪增壓同樣是奧迪公司TDI發(fā)動(dòng)機(jī)電氣化發(fā)展的第一步。

奧迪公司在2014 TDI技術(shù)論壇上表示，全新的混合動(dòng)力組合將很快投放市場。奧迪公司未來將會(huì)根據(jù)消費(fèi)者的需求進(jìn)行定制，甚至包括插電式TDI發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力汽車。而對于能源問題，奧迪公司也一直致力于奧迪e-diesel柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)，目前采用的是由Joule研發(fā)出的合成柴油，其中具體的工作原理就是將二氧化碳消除掉。