【卡车之家 原创】由于排放法规以及动力需求的不断升级，现如今绝大多数电控卡车的发动机之中都装配有涡轮增压系统，以提升车辆动力，对于这个零部件，想必很多卡友已经非常熟悉。
时至今日，卡车涡轮系统已经走过了93年的历史，而就在今年上海车展上，知名商用车零部件供应商Garrett（盖瑞特）带来了全新的48伏电动涡轮增压器（E-Turbo），这款针对于中重卡车型所打造的涡轮增压器不同于传统的涡轮系统，集成在涡轮轴上的高速电机能够“巧妙”优化卡车在各种运行状态下的油耗、动力表现，那么它是如何做到的呢？
如果没有涡轮增压技术，B-36轰炸机将需要90个气缸来满足其功率需求。而采用了涡轮增压技术后被减少到28个。
我们首先来聊聊涡轮增压器的历史，涡轮增压器诞生于1905年，最早在1915年应用于游艇柴油机之上，在二战期间大量应用于飞机发动机中用于提升动力。到1930年左右，一家名为Saurer的瑞士卡车制造商率先在商用车上使用了涡轮增压系统。历时多年发展，涡轮增压器早已成为卡车身上非常常见的零部件。
言归正传，虽然新能源卡车来势汹汹，但传统厂商通过大数据收集认为，未来五年绝大多数卡车用户在选择车辆时，成本因素以及用车环境会让他们依旧选择更加清洁的内燃机车型，比如LNG、CNG以及汽/柴油混合动力卡车，这些车型在成本可控的前提下，能够最大程度的满足日渐严苛的排放法规并产生更为强劲的动力。
在这样的背景之下，作为零部件供应商的盖瑞特所推出的E-Turbo和上述车辆的研发路径不谋而合，而上图这款E-Turbo的各项设计无疑能够有效减少车辆氮氧化合物排放，可以看到E-Turbo不同于传统的涡轮增压器，在压缩机和涡轮之间的涡轮轴上多出一个高速电动机和电机控制器，电机的大小仅和成人手掌接近，最大转速200000rpm，强大的算法以高达30kHz的频率切换相电流，提供近乎瞬时的响应速度 (<1秒)。
而它的作用也显而易见，帮助涡轮扇叶在低速状态下快速进行转动，我们卡友都知道，传统涡轮增压器需要废气量达到一定数值后，涡轮增压器的内部扇叶才会开始转动，让整个涡轮系统进入工作状态，提升车辆动力响应，而E-Turbo给涡轮增压器通电后，就不需要单纯依靠涡轮机以废气流量驱动压缩机。
这会带来三个方面的好处，首先是消除涡轮迟滞，电机加入之后，涡轮增压系统即便是只有非常微弱的废气量，电机也可以辅助扇叶进行驱动，让车辆发动机的动力响应更快、加速表现更强，搭载涡轮发动机的车辆驾驶也更加平顺。可以理解为任何潜在的惯性滞后问题都会被电动机更快地驱动压缩机所克服，从而显着提高瞬态发动机性能和低速扭矩。
其二由于驱动涡轮快慢的不再单靠废气量，而是废气+电机，所以理论上来说，小排量车型安装更大尺寸的涡轮系统变为现实。比如蓝牌轻卡现在所使用的2.5升柴油发动机被很多卡友吐槽动力孱弱、小马拉大车，通过E-Turbo系统可以为发动机换装更大的涡轮增压器，有效增强小排量机型的动力表现。
其三，E-Turbo技术通过实现电动增压、涡轮复合和增强的后处理热管理，将混合动力电气化的优势扩展到公路重型卡车领域。通过减少各功率状态下发动机进气量并缩小发动机尺寸可提升2-5%燃油经济性，通过瞬态操作减少20%的发动机排出的氮氧化合物和碳、烟灰，简单理解那就是发动机本体尺寸变小，油耗显著下降，同时排放物更少、控制量更精准。
在目前装配有E-Turbo涡轮的车型之中，盖瑞特所给出的数据显示，能够显著提升车辆16%左右的功率性能，而车辆扭矩则能提升10.5%，同时最大化拓展车辆的峰值扭矩输出范围，让卡车在重载起步以及全速域状态下拥有更强劲、更持久、更稳定的动力表现。
除了充当涡轮增压器的“秘书”，提升其进、排气、转动速率等“办事效率”以外，E-Turbo还有另外一项功能，那就是利用车辆在空档滑行和刹车制动时，通过涡轮系统可收集并产生多余的电量，将其储存在车辆蓄电池系统之中，最大可产生13kw的电力。
这样的设计就能让涡轮增压系统从“能耗大户”变身为整车储能系统的贡献者之一，尤其是对于装配48V弱混或者400V强混系统的卡车，这套系统能够帮助车辆在正常运行状态下及时补充混动系统中电池的电量，进一步增强混动车型的续航能力，减少充电时长。
结合到我们实际的应用场景之中，在巡航阶段下，当车辆在空载或低负载运行时，电动马达可以关闭或以较低的速度运行，以减少能耗。而当车辆刹车或减速时，电动马达可以作为发电机运行，通过回收废气能量来为电池或超级电容器进行充电，成为制动能量回收中的一员。
其次，在冷车启动状态下，由于发动机的燃烧效率较低，尾气排放通常较高。而E-Turbo可以通过提前介入进而改善燃油效率，帮助车辆降低尾气排放。
另外很多卡友表示，涡轮增压器所处的位置是发动机的高温区域，即便是柴油发动机，流经涡轮的废气温度也可达到200-300度左右，E-Turbo的可靠性究竟如何？盖瑞特工程师表示，这一问题在设计之初早已考虑，现阶段E-Turbo采用液冷的方式为电机散热，所使用的冷却液和发动机缸体内的冷却液属同宗同源，热量控制问题基本无须担心。
不过在我们使用的过程当中，由于盖瑞特E-Turbo的结构复杂程度高于传统涡轮增压器，所以类似超载、多载等现象，都会显著提高其承载负荷，让其处在不正常的工作状态之中，可靠性和耐久性可能会直线下降，所以需要卡友树立正确的用车观念。
● 编后语
据统计，目前全球大约有一亿台汽车装配盖瑞特公司提供的涡轮增压器，从0.6升发动机到几十升发动机以及所有其他型号。盖瑞特涡轮产品系列可满足功率范围为60至4000马力的发动机的需求。
对于未来的内燃机车型而言，盖瑞特E-Turbo涡轮增压器的好处并不仅限于此，车辆拥有更好的提速表现和动力表现对于我们卡友的日常运营以及运输时效性的帮助也显而易见，同时目前盖瑞特已经在着手研究如何利用E-Turbo来满足即将到来的欧七排放标准，这或许也是未来内燃机转型或发展为混合动力的必然捷径。（文/杨昊）
