在此之前,泵轮完全由废气驱动。电动增压器融进增压系统后,在废气涡轮增压器启动之前,由电动增压器增压。如果没有电动增压器,发动机工程师为了尽可能提前启动涡轮,需要尽力降低涡轮惯性,进而限制了涡轮的尺寸,也就是增压值。或者需要借助更昂贵的材料降低涡轮惯性,但会推高涡轮的制造成本。电动增压器由于转速不够,无法满足中高速状态下的增压需求。
位于皇家利明顿矿泉市的Aeristech公司,推出了一款创新设计的电动增压器。这款增压器能够满足发动机在中高转速下的增压需求,从而可以淘汰传统的废气涡轮增压器。
涡轮增压器由高温排气驱动,发动机转速越高,负荷越大,涡轮增压器的转速越快,增压值也越大。但当发动机处于低转速低负荷状态时,排气动能大打折扣,涡轮响应速度变慢。柴油机热效率高于汽油机,所以燃油的化学能可以更多地转化为机械能而不是热能,排气带走的热能更低。所以柴油机的涡轮迟滞现象更严重,更需要由电动增压器作为辅助,以改善增压效果。
升温是电气系统最大的敌人,电动增压系统也不例外。电动增压器的升温速度极快,限制了电动增压器持续工作的时间。Aeristech的创新设计,在维持电动增压器输出扭矩的同时,降低了发热量。这意味着电动增压能够彻底替换涡轮增压。
全新电动增压系统采用了全新控制逻辑,可以对电动机的转速和扭矩进行独立控制。传统电动增压器的设计,转速和扭矩是同时控制的。在全新控制逻辑下,能大幅减低热量的增长。传统电动增压器的最高工作转速为70,000 rpm,在发动机进入中高转速区间后,因为泵轮转速太低,不得不转交给传统涡轮增压器。Aeristech的电动增压器的另一项重大进步便是转速的提升,在48V电气系统的支持下,电动增压器的最高转速可以拉高到120,000 rpm。
放弃涡轮增压,改用纯电动增压拥有多项优势。首先,电动增压器适用于1.2升到1.5升的小排量汽油发动机。小排量汽油机与柴油机的特点相似,在低转速时的排气量较小,导致涡轮响应慢转速低。从排气系统中拆掉涡轮增压器,可以将三元催化器的位置前移,更靠近排气门,排气净化效率更高。这也消除了涡轮增压器导致的背压,而背压会增加油耗。
这套电动增压器不仅适用于进气系统,也可作为气泵,用于燃料电池组。电动增压器可以与电加热三元催化器结合使用,当发动机处于预热状态时便可达到最清洁的尾气。
电动增压器将淘汰涡轮增压系统?虽然Aeristech的电动增压器已经达到量产标准,但距离大批量装车,进入主流家用车市场还需要得到各大汽车制造商的支持。
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