AUDISQ7映射未來的電心術(shù)

王一鳴++丁建軍

奧迪再次展現(xiàn)出其突破科技的品牌理念，推出了Q7最強(qiáng)性能版本車型SQ7 TDI。從參數(shù)來看，它搭載的4.0TDI V8柴油發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為320kW，但是峰值轉(zhuǎn)矩卻兇殘得高達(dá)900N·m，從靜止沖刺到100km/h僅需要4.8s。不過在這些標(biāo)榜動(dòng)力的光鮮賬面之下，新車型最大亮點(diǎn)聚焦在了那個(gè)能夠從起跑線便開始‘開掛的電子渦輪上。

我們知道，傳統(tǒng)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是燃燒室排出的廢氣推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，然后渦輪再帶動(dòng)同軸的葉輪旋轉(zhuǎn)，后者在進(jìn)氣管內(nèi)形成壓力來提升進(jìn)氣效率，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。但這樣的設(shè)計(jì)有一個(gè)與生俱來的弊病，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處在低轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)無法提供充足的廢氣來推動(dòng)渦輪，這時(shí)在進(jìn)氣道正中央的渦輪壓縮端葉片反而成了影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率的累贅，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)無力，也就是我們所謂的渦輪遲滯。

正是因?yàn)閭鹘y(tǒng)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)具有上述的特性，于是引來了本文主角電子渦輪的登場，而奧迪SQ7則成了史上第一款搭載電子渦輪的量產(chǎn)車型。至于這個(gè)電子渦輪增壓器，說白了就是當(dāng)傳統(tǒng)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)處于“疲態(tài)”時(shí)，通過電能來驅(qū)動(dòng)電子渦輪頁扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成即時(shí)“補(bǔ)壓”，就仿佛是缺氧的病人及時(shí)得到了呼吸機(jī)。電子渦輪的電機(jī)可以用高達(dá)70000r/min的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)增壓氣輪向氣缸送入壓縮空氣，繼而使發(fā)動(dòng)機(jī)可以在整個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間都保持雞血狀態(tài)。

在全球車企“渦輪化”的時(shí)代里，奧迪SQ7腹中這臺(tái)4.0TDI發(fā)動(dòng)機(jī)選擇了“雙廢氣渦輪+電子渦輪”的“三增加”方案去優(yōu)化其動(dòng)力表現(xiàn)。但如果想搞明白3個(gè)渦輪是如何聯(lián)手為我們上演“三國演義”的，就首先要摸清他們彼此之間的站位。

在當(dāng)今的大排量V型渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，把渦輪夾在兩列氣缸之間的布局已是很常見的了，寶馬、奔馳的V8都這么干過。這樣做的優(yōu)勢(shì)顯而易見，大大縮小發(fā)動(dòng)機(jī)的總體積，就好比我們拎著大背包坐在副駕駛位，最優(yōu)解的解決方案肯定是把包放在兩腿之間。然后發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩側(cè)分別是一列氣缸，一個(gè)渦輪，一套獨(dú)立的進(jìn)氣、排氣系統(tǒng)，一個(gè)節(jié)氣門，并且進(jìn)氣及排氣回路也是各自獨(dú)立的。不過奧迪這次并未墨守成規(guī)，SQ7找到了新玩法。盡管新車型兩個(gè)渦輪的廢氣歧管依舊是相互獨(dú)立，也各自使用一個(gè)中冷器，看上去貌似是兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，但其實(shí)這兩個(gè)廢氣渦輪并不是嚴(yán)格意義上的并聯(lián)，而是串聯(lián)。第一個(gè)渦輪是常規(guī)渦輪，新鮮空氣經(jīng)過壓縮之后，會(huì)通過一段“人”字形分流管，接著平均分配到兩個(gè)中冷器去；而另外一個(gè)渦輪是在高轉(zhuǎn)速區(qū)間開啟的，這是序列式渦輪的特性。不過它排氣側(cè)的進(jìn)氣管卻和第一個(gè)渦輪是并列的關(guān)系，而且開啟之后，與第一個(gè)渦輪形成混聯(lián)工作的狀態(tài)。

于是在單廢氣渦輪工作情況下，雖說該渦輪增壓器可以利用有限的排氣壓力對(duì)進(jìn)氣實(shí)現(xiàn)增壓效果，但在很低的轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，電子渦輪就必須要出馬了；在中轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，雙廢氣渦輪串聯(lián)又能很好地利用排氣進(jìn)行二次增壓，實(shí)現(xiàn)高爆發(fā)；在高轉(zhuǎn)速區(qū)間，發(fā)動(dòng)機(jī)需要很大進(jìn)氣量，而并聯(lián)兩個(gè)廢氣渦輪的方案又正好迎合了這一工況。奧迪的想法就是在不同的轉(zhuǎn)速區(qū)間，通過相互配合盡量最大程度發(fā)揮出每個(gè)渦輪的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了一種相對(duì)線性的高轉(zhuǎn)矩輸出和高轉(zhuǎn)速的大馬力發(fā)揮。

說到此，可能會(huì)有車迷好奇了，既然電子渦輪能夠在如此短的時(shí)間內(nèi)提供足夠的進(jìn)氣壓力，也沒有渦輪遲滯的問題，那為什么不直接采用電子渦輪而還是要搭配傳統(tǒng)渦輪使用呢？答案很簡單，電子渦輪轉(zhuǎn)速最高可達(dá)70000r/min，如果保持長時(shí)間工作的話，電機(jī)可就承受不住了。工程師們更多地是將電子渦輪看作是傳統(tǒng)渦輪的一個(gè)補(bǔ)充，而并非全新的獨(dú)立增壓方式。