汽车节能、减排升级，涡轮增压技术大有可为——博格华纳成立中国技术中心涡轮增压研发部

祝晨彦 拂 晓 文/图

面对日益严峻的环境和资源压力，国家对汽车节能减排的要求不断提升。2012年7月国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划 (2012—2020 年 )》提出“到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0 L/100 km，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5 L/100 km以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。”2018年4月《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(俗称：“双积分”政策)正式实施。2018年7月国务院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》提出“2019年7月1日起，重点区域、珠三角地区、成渝地区提前实施国Ⅵ排放标准。”这一系列政策法规力度空前且时限紧迫，促使更多车企将目光转向涡轮增压技术。

2018博格华纳涡轮增压系统技术研讨会暨中国技术中心涡轮增压研发部揭幕典礼现场

作为内燃机、混合动力和电动汽车方面全球领先的清洁高效动力驱动系统解决方案供应商，博格华纳认为，在内燃机及混合动力汽车领域，涡轮增压技术凭借其在节能减排方面的巨大优势，已经并将继续迎来极大的市场机遇。

为了助力汽车行业迎接新的挑战，近日博格华纳在上海成立了其中国技术中心涡轮增压研发部。该研发部拥有先进的实验室及工程研发能力，可满足客户及博格华纳研发人员的测试需求。至此，博格华纳在上海、太仓、宁波3地实现了涡轮增压业务布局，将形成“以点带面”效应，以更快的响应速度和更高的本地化研发能力为广泛的市场提供更为优质的服务。

同期，博格华纳还举行了2018涡轮增压系统技术研讨会。会上，博格华纳技术专家重点分享了该公司应对中国市场需求的新一代增压技术以及博格华纳增压器应对电气化市场的技术策略。

第7代汽油机VTG涡轮增压器：预计2019年广泛投放市场

博格华纳首创的汽油机可变截面涡轮增压器(VTG)，通过改变废气涡轮的进气截面，大大提升了涡轮增压器的响应速度和增压效率。该技术始于2002年与保时捷的合作。博格华纳对原用于柴油机的VTG涡轮增压器进行重新设计，使其能够应对高达1 000 ℃的废气温度，从而适用于汽油机。在配备此款汽油机的保时捷车型量产后的10年间，博格华纳对汽油机VTG涡轮增压技术进行了持续革新，推出了面向各类汽油机的VTG涡轮增压器。2017年，博格华纳成功研发出了基于第6代产品设计的汽油机VTG涡轮增压器(可称为第7代，编者注)，在装配和结构上进行了更新换代，进一步提高了空气动力学效率和可靠性，使其与混合动力汽车的新型内燃机系统也能完美匹配，势将成为未来清洁节能推进系统的核心组件。预计，该款VTG涡轮增压器于2019年广泛投入市场。

博格华纳的汽油机VTG涡轮增压技术迎合了全球日益高涨的节能高效发动机的需求，适用于多种类型的汽车，为改善环境质量做出贡献

1.适用于更多类型的汽油汽车

博格华纳新一代汽油机VTG涡轮增压器能在保持发动机卓越性能的同时提高成本效益。博格华纳对其VTG涡轮增压器的材料和设计进行了优化，使其更坚固，从而能够承受汽油机的高热负荷，保证在最恶劣的条件下也能可靠运行。此外，最新的VTG技术配备了一个强大的电动执行器，可根据实际应用工况需求，快速、精准地调节导向叶片，实现接近瞬时加速的效果和最优化的功率输出。通过改变涡轮机叶轮入口处的流入角度和速度，VTG的涡轮可以迅速提升叶轮转速，增加泵气能力，进而提高发动机的瞬时响应速度；博格华纳的专利S形导流叶片充分进行了空气动力学优化，进一步提升了VTG增压器涡端效率和做功能力，从而更深度地增强整个发动机系统的动力性。先进的汽油VTG技术能带来出色的油门响应和平稳的动力输送，同时提高发动机的燃油效率，降低排放，适用于更多类型的汽车。

2.与米勒循环发动机“组合”搭配电机组成混动系统

此外，博格华纳汽油机VTG涡轮增压器可与米勒循环发动机组成最佳“黄金组合”，有利于搭配电动机组成混合动力系统，为混合动力汽车大规模市场化做准备。米勒循环发动机通过改变进气门关闭角度控制发动机负荷，从而减少了发动机高速高负荷下的爆震问题，能够减少发动机在该条件下为避免爆震而采取的过浓燃烧甚至完全实现燃油和空气的当量燃烧。发动机的膨胀比大于压缩比，在膨胀行程中可最大限度地将热能转化为机械能，达到改善发动机热效率、降低燃油消耗的目的。因此，米勒循环发动机的压缩比要比传统的奥拓循环发动机更高，但其进排气方式会导致发动机的容积效率较低，升功率和升转矩有所牺牲，所以为达到相同的性能目标，采取增压技术在必行。

通过VTG涡轮增压器结合米勒循环工作模式，可同时兼顾低速和高功率两端的性能要求，通过小开角的导向叶片实现低速强劲的做功能力，同时在发动机高功率高转速工况下拥有较低的排气背压，从而提高发动机高转速下的整体效率。另外在较低发动机排放温度下运行的米勒循环使得汽油VTG采用更为经济的核心调节系统材料变得更加可能，也进一步让汽油VTG技术从原来高端汽车应用变成更具有普适性的技术。

eBooster®电子增压器：助力汽车动力电气化

作为博格华纳最新的创新型电气化解决方案，eBooster®电子增压器技术能够成为涡轮增压系统的绝佳补充，可大幅提升燃油经济性并降低排放。

1.第一代产品需与涡轮增压器共同工作

eBooster®电子增压器集成了电子器件，由电机驱动。目前其第一代产品需与涡轮增压器共同工作。以下游布局eBooster®为例，在最初的怠速阶段，仅有涡轮增压器工作，空气进入涡轮增压器压缩后进入发动机；当汽车处于加速、爬坡或其他瞬态发动机增压工况时，阀门打开，空气经由涡轮增压器压缩，进入eBooster®，最后再进入发动机；当发动机达到稳定的需求状况时，eBooster®就会停止运转，全部空气受涡轮增压器增压后即进入发动机。当然，eBooster®的布局方式并不局限于下游布局，根据客户需求，eBooster®也可被放置在涡轮增压器之前。

eBooster®产品图

eBooster®原理结构图(下游布局)

eBooster®技术配备了无刷直流电机和钐钴磁体，具有出色的效率，其电机还采用了球轴承技术，不需任何的油路供给，可以自我润滑。除灵活安装外，该技术还可减少尾气中的热质量，从而加快后处理系统的加热速度。

2.可使用12 V或48 V两种电源

eBooster®可使用12 V及48 V两种电源。但根据市场需求，博格华纳将更多地推广及应用48 V的 eBooster®。

(1)48 V eBooster®适用于3.0 L发动机，其功率为5～6 kW，最大转速在70 000 r/min，达到90%的最大转矩历时270 ms。在很短时间内可达到6.2 kW，在持续工作中可达到2～3 kW。应用eBooster®的48 V系统可使燃油效率提升多达35%。

(2)博格华纳也提供适用于小型发动机的12 V eBooster®，其功率为1.7 kW，在很短时间内可达到2.4 kW，持续工作时功率会保持在1.0 kW。

3.很好地解决涡轮迟滞现象

如人们所知，传统涡轮增压动力系统带给驾驶者的最大困扰是涡轮迟滞，而eBooster®可在发动机低转速时按需提供“增压”，在排气流量还带不动涡轮增压器的叶轮时，由电机先驱动eBooster®介入工作，很好地解决了涡轮迟滞现象；待排气流量变大后，通过废气带动涡轮增压器介入工作。因eBooster®由电机驱动，230 ms电子涡轮增压器就可以达到最大转速，使车辆的加速性能、动力性能和操控感得到显著提升。开发中的第二代eBooster®有望实现持续性工作，从而为小型发动机提供更好的低速转矩且不会产生可察觉的涡轮迟滞现象。

4.使发动机低速化、小型化成为现实

发动机的低速化和小型化是汽车提升燃油经济性、降低排放的重要技术路线。eBooster®使得汽车在加速、爬坡时不需降档，直接在高挡位、低转速时即提供较大转矩，从而实现了发动机的低转速化；而在小型化方面，以博格华纳eBooster®量产的首个应用项目戴姆勒S Class为例，eBooster®使其配备的发动机在功率不变的情况下由原来的4.8 L-V8发动机变为3.0 L-I6发动机。

装备eBooster®电子增压器与否的测试效果对比

5.相当于“两级增压”，分别“照顾”低转速和中高转速

eBooster®能够很好地与和涡轮增压器匹配，从而大幅提升燃油经济性。它们的配合相当于两级涡轮增压器；在这个过程中，eBooster®在发动机高转速时保持以2～3 kW持续增压。在与发动机匹配过程中，由于eBooster®在发动机低转速时具有很好的效果，涡轮增压器便可在和发动机匹配时更专注于发动机中高转速阶段，提供更好的增压效果。

此外，eBooster®本身非常小且轻便，并有良好的NVH效果，其电机效率为94%。通过eBooster®技术和涡轮增压器的完美匹配，整个增压系统可根据客户的特定需求进行优化。

6.不仅混合形成二次增压，也可单独使用

博格华纳eBooster®不仅可与涡轮增压器配合使用形成二次增压，也能独立应用于内燃机以及向燃料电池供气。

博格华纳eBooster®210 ms的瞬时响应性，有效支持了中国城市路况的频繁起停，进一步提升了发动机节能减排的效果。博格华纳目前48 V eBooster®产品与P0的轻混框架相得益彰，更进一步降低油耗；同时博格华纳即将推出高压电子增压器，以满足未来P2&P3混动的更高要求。

博格华纳涡轮增压技术不断升级：助力内燃机应对新挑战

博格华纳在汽车行业有着超过130年的经验，作为前瞻性驱动系统解决方案的世界领先者，致力于帮助汽车制造商和消费者实现更加洁净、节能的世界，并以高度创新的技术应对未来挑战。近几十年来涡轮增压器历经爆发式增长，源于市场对节能减排的迫切需求，也源于发动机小型化的发展趋势。自1999年收购德国3K和美国Schwitzer涡轮增压器业务开始进入这一领域，博格华纳也为此不断进行技术创新：从普通旁通阀式涡轮增压器到双流道涡轮增压器、汽油机VTG涡轮增压器、两级涡轮增压器、三级涡轮增压器，再到博格华纳最新的eBooster®电子增压器技术。

与汽车行业整体趋势相合，目前涡轮增压器正朝着电气化方向发展。博格华纳的涡轮增压技术正由eBooster®向eTurbo®迈进。eTurbo®是博格华纳正在研发的一款由电能辅助的集成电机式涡轮增压器。这一产品面临的最大挑战是如何实现轴承概念和集成电机，并使很重的集成电机在涡轮增压器高转速下同时实现高速运转。目前博格华纳已经生产了一个实验样机，且很多欧美OEM都已经拿到了样机展开试验。这些面向未来的解决方案，不仅可以用于传统的内燃机车辆，还适用于混合动力及燃料电池车，推动汽车市场在节能减排与电气化之路大步迈进。