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內(nèi)燃發(fā)預(yù)算大幅下降時(shí)，內(nèi)燃機(jī)面臨著更嚴(yán)格的減排和減排要求。名為 Cross Charger 電動(dòng)廢氣渦輪增壓器執(zhí)行器為車輛制造商提供了解決方案：從而實(shí)現(xiàn)高節(jié)能 10% 汽油、柴油和混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，性能更強(qiáng)，沒(méi)有渦輪遲滯，成本可控。斯沃博達(dá)與技術(shù)合作伙伴的創(chuàng)新帶來(lái)了三個(gè)獨(dú)特的電動(dòng)渦輪優(yōu)勢(shì)：介質(zhì)間隙電機(jī)、能量回收和內(nèi)置模塊化附加概念。高級(jí)車 OEM 已批量使用測(cè)試 Cross Charger。該系統(tǒng)也適用于乘用車和商用車中的氫能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

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從歐洲目前的角度來(lái)看，所有的注意力都可能集中在全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上。然而，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在全球范圍內(nèi)遠(yuǎn)未過(guò)時(shí)：根據(jù)最新研究，2030年 年[1]內(nèi)燃機(jī)也將被用作的一半Zilog代理乘用車的主要驅(qū)動(dòng)裝置-約 5 包括混合動(dòng)力車混合動(dòng)力車。商用車也是必不可少的。但必須大大改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)。“我們的 Cross Charger，斯沃博達(dá)的銷售和開(kāi)發(fā)總經(jīng)理針對(duì)廢氣渦輪增壓器的新型電氣化解決方案，使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)大要求 Christian G?ser 表示。

圖片文字說(shuō)明: Swoboda采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)Cross Charger它是一種電氣化渦輪增壓器，有助于顯著降低內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和有害氣體的排放。圖片：斯沃博達(dá)提供

電氣化刺激情緒而不增加排放

該創(chuàng)新暫時(shí)提高了扭矩和功率 消除渦輪遲滯，最大限度地提高啟動(dòng)加速度 55% 促進(jìn)駕駛樂(lè)趣[2]：通過(guò)電動(dòng)渦輪升級(jí)，測(cè)試乘用車駕駛 2.5 秒后達(dá)到 55 km/h——以傳統(tǒng)的充電方式為速度 25 km/h。此外，Cross Charger 可顯著降低油耗和排放。在試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試中，一個(gè) 2 柴油機(jī)的燃油消耗量降低了高達(dá) 排放氮氧化物10%（NOX）減少 40%。隨著歐 7 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃于 2025 年實(shí)施后，必須大大減少后者，并在發(fā)動(dòng)機(jī)加熱時(shí)間明顯縮短后。由于盡可能多的車輛類型和應(yīng)用場(chǎng)景，斯沃博達(dá)使車輛制造商更容易實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)： Cross Charger，從插電式混合動(dòng)力汽車上的小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)到大排量商用車柴油機(jī)。因此，主要的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是方便系統(tǒng)安裝，成本相對(duì)較低。G?ser 說(shuō)道。斯沃博達(dá)通過(guò)許多設(shè)計(jì)和概念細(xì)節(jié)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，這些創(chuàng)新使 Cross Charger 從市場(chǎng)上現(xiàn)有的電氣化量產(chǎn)渦輪增壓器中脫穎而出。

原廢氣渦輪增壓器可保留

通過(guò)斯沃博達(dá)的創(chuàng)新，現(xiàn)有增壓器可以實(shí)現(xiàn)后續(xù)電氣化。在這種情況下，執(zhí)行器被用作精確匹配的附加解決方案(add-on)放置在渦輪增壓器壓縮機(jī)葉輪前。因此，它不必從一開(kāi)始就作為新的、昂貴的增壓器系統(tǒng)的集成組件一起開(kāi)發(fā)。在現(xiàn)有的量產(chǎn)增壓器零件中，高達(dá) 90% 我們的解決方案可以接管。但它幾乎不占用額外的結(jié)構(gòu)空間，工程設(shè)計(jì)合作伙伴 G L innotec的執(zhí)行董事 Holger G?deke表示，它負(fù)責(zé) Cross Charger 技術(shù)基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)部分。

此外，該附加原理特別適用于渦輪增壓器，在增壓基本機(jī)組的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不同的功率變形：Cross Charger 提高頂級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。此外，它還可以切換到發(fā)電機(jī)模式并進(jìn)行能量回收，即將不必要的廢氣能量轉(zhuǎn)化為電池的充電電流。斯沃博達(dá)開(kāi)發(fā)的電子控制系統(tǒng)可直接安裝在渦輪增壓器上或單獨(dú)安裝，作為集成解決方案。

介質(zhì)間隙冷卻電機(jī)

壓縮機(jī)葉輪前的新安裝位置也給電機(jī)帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)。它在那里最高 120 在攝氏度的溫度下。因此，可以節(jié)省對(duì)高溫敏感的復(fù)雜冷卻系統(tǒng)或轉(zhuǎn)子退磁的風(fēng)險(xiǎn)。由于結(jié)構(gòu)類型，渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量?jī)H略有增加（< 5%）。這說(shuō)明了與傳統(tǒng)觀念的本質(zhì)區(qū)別:在傳統(tǒng)觀念中，電機(jī)位于廢氣渦輪壓縮機(jī)與空氣壓縮機(jī)之間的軸承上，承受最大熱負(fù)荷(高達(dá) 350 °C）和機(jī)械負(fù)荷(高達(dá) 300,000 旋轉(zhuǎn)/分鐘)渦輪增壓器部件之一。然而，這種傳統(tǒng)的解決方案也會(huì)旋轉(zhuǎn)慣量 20% 這極大地影響了渦輪增壓器的響應(yīng)特性。

Cross Charger 電機(jī)之所以能夠位于更有利的前進(jìn)安裝位置，是因?yàn)樗�采用了�?dú)特的設(shè)計(jì)方法：這種所謂的介質(zhì)間隙電機(jī)在轉(zhuǎn)子和定子之間留下了很大的空間，使所有吸入的空氣都能流過(guò)。作為正面副作用，可以額外冷卻機(jī)器。主要部件之間的更大距離不會(huì)影響電機(jī)的效率- 95% 實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相同的高效率。

清潔能源引起了極大的興趣

Cross Charger 與其他電動(dòng)渦輪增壓器共享基本工作原理。在低負(fù)荷范圍內(nèi)，即在低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和低排氣壓力下，當(dāng)踩下油門(mén)踏板時(shí)，功率為數(shù)千瓦的電機(jī)使進(jìn)氣渦輪快速啟動(dòng)：所需的增壓地下室開(kāi)始。此外，內(nèi)燃機(jī)獲得更多最大扭矩：目前參考渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)2 380 Nm強(qiáng)化到 475 Nm，僅得益于 Cross Charger。這樣，機(jī)組也可以在效率優(yōu)化范圍內(nèi)工作更長(zhǎng)時(shí)間。從而降低油耗。尤其是對(duì)于 Cross Charger，廢氣再循環(huán)（EGR）提高效率，后處理系統(tǒng)更快地達(dá)到工作溫度。兩者明顯減少 NOX排放，尤其是面對(duì)歐洲 7 標(biāo)準(zhǔn)。

汽車行業(yè)對(duì)這一創(chuàng)新表現(xiàn)出相應(yīng)的興趣：我們目前正在與許多人合作 OEM 談判。一家德國(guó)高級(jí)汽車制造商正在進(jìn)行中 Cross Charger 測(cè)試新一代內(nèi)燃機(jī)的批量使用，G?ser 稱。無(wú)論是燃料電池還是改進(jìn)后的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，電氣化增壓設(shè)備也適用于電子燃料和氫能的應(yīng)用。

[1] IHS Markit 2021年輕型汽車替代推進(jìn)系統(tǒng)預(yù)測(cè) 年10 月

[2]運(yùn)動(dòng)緊湊型轎車 2.0 L GDI 四缸渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)