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电动涡轮和废气涡轮哪个好_两种涡轮增压技术全面对比

册册睿 开车指南 2022-12-03 08:12:44 264 0

在汽车的“心脏”——发动机领域,涡轮增压技术无疑是提升动力、兼顾燃油经济性的“黑科技”。而在涡轮家族中,究竟是依靠废气驱动的传统涡轮增压器更胜一筹,还是借电力加持的电动涡轮增压器更具未来?答案并非绝对的非此即彼,更像是“萝卜青菜,各有所爱”,取决于车辆定位、性能需求和成本考量。废气涡轮以其成熟稳定和成本优势占据主流,而电动涡轮则凭借其消除迟滞、瞬时响应的特性,为高性能和混合动力车型带来新的可能性。

下面,我们将对这两种涡轮增压技术进行一番深入的“庖丁解牛”,看看它们各自的看家本领和发展前景。

电动涡轮和废气涡轮哪个好_两种涡轮增压技术全面对比 第1张

废气涡轮增压技术:传统的“力大砖飞”

废气涡轮增压器,顾名思义,就是利用发动机排出的废气作为动力来源。它就像一个勤劳的“回收站”,将原本要白白排掉的废气加以利用,驱动涡轮高速旋转,进而带动同轴的压气机,将更多空气“强行”压入气缸,使燃料燃烧更充分,从而爆发出更强的动力。

  • 工作原理揭秘: 想象一下你对着一个风车吹气,风车会转动。废气涡轮的工作原理与此类似。发动机排出的高温高压废气冲向涡轮,推动涡轮叶片以每分钟数十万转的速度旋转。涡轮的另一端连接着压气机,它像一台小型吸尘器,疯狂地将空气吸入并压缩,然后送入发动机的燃烧室。简而言之,就是“拿废气换动力”。

  • 优点盘点:

    • 技术成熟,可靠性高: 经过上百年的发展和迭代,废气涡轮技术已经非常成熟,可靠性经过了大量市场验证,故障率相对较低。就像老司机常说的,这玩意儿皮实耐用。

    • 成本效益好: 相对于电动涡轮,废气涡轮的制造成本更低,这使得搭载它的车型在价格上更有竞争力,是很多普通家用车也能享受到的“动力福利”。

    • 高转速动力强劲: 在发动机达到一定转速后,废气量足够充沛,废气涡轮能持续提供强大的增压效果,让车辆在高速行驶或急加速时拥有充沛的动力储备,给人一种“一脚油门,源源不断”的推背感。

  • 缺点审视:

    • 涡轮迟滞(Turbo Lag): 这是废气涡轮最常被“吐槽”的地方。由于废气涡轮需要一定的废气量才能建立起有效的增压压力,从你踩下油门到感受到动力爆发之间,会有一个短暂的“思考人生”的延迟,这就是所谓的“涡轮迟滞”。在城市走走停停的路况下,这种迟滞感可能会让驾驶者觉得不够“跟脚”。

    • 低转速性能受限: 在发动机低转速时,废气量不足以充分驱动涡轮,导致增压效果不明显,低扭表现相对一般。

    • 散热和寿命挑战: 涡轮增压器工作在高温高压的环境下,对材料和散热系统要求很高。如果散热不良或使用不当,可能会影响其寿命。

  • 改进之路: 为了缓解涡轮迟滞,工程师们也一直在努力。例如,可变截面涡轮(VGT/VNT)技术可以根据发动机转速调节废气流向,优化增压效果;双涡管涡轮则能更高效地利用废气脉冲,进一步减少迟滞。这些改进让废气涡轮的响应速度有了显著提升,变得更加“聪明”和“敏捷”。

电动涡轮增压技术:未来的“即时响应”

电动涡轮增压器,顾名思义,是依靠电动机来驱动压气机进行增压,而不是完全依赖发动机的废气。它更像是一个“独立思考”的增压单元,可以根据驾驶者的需求,随时提供额外的空气量。

  • 工作原理揭秘: 想象一下你有一个电吹风,一按开关就能立刻出风。电动涡轮的原理与此有异曲同工之妙。它内部有一个高速电机,通过48V甚至更高电压的独立电源系统供电,可以直接驱动压气机叶轮高速旋转。这意味着,无论发动机转速多低,甚至在怠速时,只要需要,电动涡轮就能立即启动并提供增压。

  • 优点盘点:

    • 彻底告别涡轮迟滞: 这是电动涡轮最大的“杀手锏”。由于电力驱动,压气机几乎可以瞬时达到最高转速,从根本上消除了传统涡轮的迟滞现象。脚下油门一踩,动力立刻“安排到位”,那种丝滑的加速体验,简直是“行云流水”。

    • 大幅提升低扭表现: 在发动机低转速区间,电动涡轮可以主动介入,提供额外的增压空气,显著改善低速扭矩输出。这对于城市驾驶,尤其是在红绿灯起步或超车时,能够提供更好的驾驶体验。

    • 提升燃油经济性和排放: 通过精确控制增压量,电动涡轮有助于发动机更长时间地运行在高效区间,从而提升燃油经济性。同时,更充分的燃烧也有助于降低有害物质排放,对环境更友好,符合当下“绿色出行”的趋势。

    • 与混合动力系统完美融合: 由于电动涡轮本身就需要电力支持,它与48V轻混系统或更复杂的混合动力车型结合,简直是“天作之合”,能够充分发挥各自优势,实现更智能的动力管理。

  • 缺点审视:

    • 成本相对较高: 电动涡轮需要额外的电机、高压供电系统(如48V电池)和复杂的控制模块,这些都使得其制造成本远高于传统废气涡轮,目前多见于豪华车或高性能车型。

    • 系统复杂性增加: 额外的电气元件和控制系统增加了整个发动机的复杂性,对车辆的电子架构和热管理系统提出了更高的要求。

    • 能量消耗: 虽然能够提升效率,但电动涡轮本身也需要消耗电力,如果电能来源不够高效,也可能影响整体能耗表现。

    • 热管理挑战: 高速旋转的电机和压气机在工作时也会产生热量,如何有效散热也是设计中需要考虑的问题。

电动涡轮 vs. 废气涡轮:全面对比

特性维度废气涡轮增压器(传统)电动涡轮增压器(新兴)
动力来源发动机废气独立电动机驱动
响应速度存在涡轮迟滞,响应有延迟几乎瞬时响应,无迟滞
低扭表现较弱,需高转速才能发挥强劲,可显著提升低速扭矩
燃油经济性高速工况下有优势,低速表现一般全转速范围效率更高,更利于节油和排放
制造成本较低,技术成熟,量产规模大较高,需要额外电气系统
系统复杂性相对简单,机械结构为主较高,涉及高压电气系统和复杂控制
适用车型绝大多数燃油车和部分混合动力车高性能车、豪华车、混合动力和电动化车型
发展前景继续优化迟滞和效率,但受限于物理原理快速发展,有望成为未来主流增压方案

哪个更好?—— 因地制宜的智慧

要回答“电动涡轮和废气涡轮哪个好”,就像在问“轿车和SUV哪个好”一样,没有一个普适的答案,核心在于“合适”。

  • 对于追求极致性价比和成熟可靠性的普通家用燃油车来说,废气涡轮依然是当仁不让的“性价比之王”。它能以更低的成本提供充沛的动力,满足日常驾驶需求,且后期维护保养也相对简单。就像我们生活中那些“老伙计”,虽然不新潮,但胜在靠谱耐用。

  • 而对于追求极致驾驶体验、瞬时响应,以及对燃油经济性和排放有更高要求的高性能车、豪华车或未来混合动力车型来说,电动涡轮则展现出强大的魅力。它能让车辆动力输出更加线性、平顺,提供“随叫随到”的动力响应,带来更高级的驾驶感受。可以预见,随着电池技术和电力系统的进一步发展,电动涡轮的成本会逐渐降低,应用范围也将越来越广。

未来的趋势,很可能是两种技术并行发展,甚至融合互补。例如,有些厂商正在研究将电动增压器与传统废气涡轮结合,形成一套“双增压”系统,取长补短,兼顾低转速响应和高转速性能。

常见问题解答

  • 1. 涡轮迟滞到底是什么?涡轮迟滞,简单来说,就是你踩下油门后,发动机动力输出不会立即达到最大值,而是会有一个短暂的“反应时间”。这就像你刚点燃炉子,水壶里的水不会立刻烧开,需要等待一段时间才能沸腾。对于废气涡轮来说,这个“等待时间”是因为涡轮需要积累足够的废气才能高速旋转并建立增压。

  • 2. 电动涡轮能完全取代废气涡轮吗?目前来看,电动涡轮还不能完全取代废气涡轮。废气涡轮在成本和高转速持续增压方面仍有优势。电动涡轮更多是作为一种补充或升级方案,尤其是在消除迟滞和提升低扭方面表现出色。未来,随着技术进步和成本降低,电动涡轮的普及率会越来越高,但短期内两种技术会并存发展。

  • 3. 我的车可以加装电动涡轮吗?一般不建议私自加装。电动涡轮需要一套完整的48V或更高电压的供电系统、专门的电控单元以及与发动机ECU的深度匹配。私自加装不仅成本高昂,而且可能导致车辆电子系统故障、性能不稳定,甚至存在安全隐患。就像给一个普通手机强行加装电脑芯片,不仅不匹配,还可能损坏手机本身。

  • 4. 涡轮增压发动机保养要注意什么?涡轮增压发动机对机油和散热的要求更高。建议使用符合厂家推荐的高品质全合成机油,并严格按照保养手册更换。此外,在长时间高速行驶或激烈驾驶后,不要立即熄火,最好怠速几分钟,让涡轮温度降低,防止轴承因高温而碳化机油,影响寿命。

结语

无论是传统的废气涡轮,还是充满科技感的电动涡轮,它们都承载着汽车工程师们提升内燃机效率和性能的梦想。废气涡轮凭借其成熟可靠和高性价比,继续在广阔的市场中发挥作用;而电动涡轮则代表着未来,以其瞬时响应和卓越的低扭表现,为汽车动力系统带来了新的活力。随着汽车电动化和智能化趋势的不断深入,我们有理由相信,未来的增压技术将更加多元和智能,为驾驶者带来更平顺、更高效、更令人愉悦的驾乘体验。

引用来源

  • 《汽车发动机原理与设计》

  • 《深入解析涡轮增压技术》

  • 新华网关于汽车技术的报道

  • 汽车之家、懂车帝等汽车垂直媒体相关技术文章

  • 博世、霍尼韦尔等汽车零部件供应商官方技术资料

【今日审核编辑:册册睿】
【最后审核时间:2022-12-03 08:12:44】
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