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媒體觀察|瞄準電氣化與新能源,渦輪增壓器技術發(fā)展選定新方向
2021-07-30 15:24:28
蓋瑞特將于今年與某歐洲豪華汽車品牌共同推出業(yè)內首款量產48V電動渦輪增壓器。隨著排放標準越來越嚴格,動力強勁且油耗較低的渦輪增壓發(fā)動機受到汽車企業(yè)的青睞。近幾年來,渦輪增壓發(fā)動機車型占比迅速提升。同時,隨著新能源汽車發(fā)展越來越快,渦輪增壓器迎來了新的發(fā)展機遇。
根據咨詢機構IHS的預測,到2030年,全球范圍內依然有超過80%的車輛使用內燃機和混合動力系統(tǒng),增壓器的配裝比例將比2019年再提升10個百分點,超過60%。
同時,為應對第五階段乘用車油耗標準(百公里4.6L),整車企業(yè)開發(fā)將以熱效率40%以上的混動專用發(fā)動機作為主要技術路線。2020年10月發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術線路圖2.0》提出,到2035年,混合動力汽車將占汽車總銷量的50%。作為未來節(jié)能減排的關鍵技術之一,混合動力技術迅速成為整車企業(yè)先進動力技術研發(fā)的熱點和重點。
另外,對于行業(yè)越來越追求40%以上甚至更高的熱效率來說,可變截面配合米勒循環(huán)技術將是提高熱效率最直接的方式。近期,越來越多的國際和國內知名企業(yè)都會推出采用可變截面技術的渦輪增壓器。
△蓋瑞特可變截面(VNT)
近兩年來,渦輪增壓器企業(yè)除了對傳統(tǒng)渦輪增壓器進行升級改造之外,還將渦輪增壓器核心技術應用在燃料電池汽車的空壓機上。
△蓋瑞特氫燃料電池電動空壓機
電動空壓機是氫燃料電池汽車動力系統(tǒng)的關鍵性技術,如同燃料電池堆的“肺”。先進的電動空壓機技術可以更好地幫助燃料電池堆調節(jié)空氣壓力和流量,顯著提升燃料電池堆的功率密度和效率,并有效幫助動力系統(tǒng)節(jié)約能耗。但是,當前常規(guī)的燃料電池汽車空壓機使用的空氣軸承有緊湊的公差帶,大批量生產有挑戰(zhàn)性,且成本也相對昂貴。
蓋瑞特的燃料電池汽車空壓機已配裝本田Clarity轎車并量產。蓋瑞特研發(fā)的新一代電動空壓機在多方面有所提升:一是體積減小30%,更容易布置;二是成本有所下降,新一代電動空壓機的轉速從10萬轉提升至15萬轉,所需要的貴金屬原材料有所減少;三是電機轉速提升以后,消耗功率會下降,第一代的電機是20kW,消耗功率下降了25%。
電機消耗的功率降低,意味著初始成本降低。蓋瑞特中國區(qū)乘用車業(yè)務總經理王成龍表示,“當前1kW電堆成本約為5000元至8000元,降低5kW就意味著節(jié)約幾萬元初始成本。同時,新一代的產品還可以選擇有能量回收功能的膨脹端設計,可利用電化學反應產生的高溫廢氣轉化成電能,實現能量回收,再降低三成能耗,進一步節(jié)約使用成本。”
“空壓機與渦輪增壓器的結構很類似,而空壓機是燃料電池汽車的必備品,未來市場空間很大,這也是企業(yè)紛紛研發(fā)空壓機產品的原因。”天津大學教授、內燃機燃燒學國家重點實驗室原副主任姚春德說。
在本次上海車展中亮相的蓋瑞特全球首款電動渦輪增壓器對發(fā)動機的性能和節(jié)油效果有明顯提升,可以幫助混動系統(tǒng)節(jié)油1%至3%;發(fā)動機性能提升也很明顯,在首款量產車上可以用2.0T發(fā)動機替代以前的V8發(fā)動機。王成龍說:“車輛在高速巡航時,可以將多余的廢氣能量轉換成電能回收,補償電池或電驅系統(tǒng)。該技術還具備能量回收功能,從而進一步降低油耗。”
△蓋瑞特電動渦輪增壓器
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