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专治“心脏病” 博格华纳的发动机技术

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: 张璇 2020-10-10 00:00:00 来源：张璇 发布于: 北京

　　[爱卡汽车科技频道原创]

　　在大多数消费者的印象中，中国品牌车企长期患有“心脏病”，发动机技术与世界先进水平有较大的差距。但是在过去一年里，多家中国车企接连发布性能惊人的新款发动机，比如长城的4N20系列发动机、长安的蓝鲸NE系列发动机、东风风神的C15TDR系列发动机、广汽的新款TGDI和ATK发动机等等。它们要么热效率创下新高，要么升功率/升扭矩超越合资产品。从饱受诟病到参数领跑全球，除了厂商自己的努力和进步之外，也离不开博世、博格华纳等供应商的帮助。

以长城最新的4N20系列发动机为例，这款2.0T发动机的最高热效率达到了38.3%，最大功率达到了180kW（245马力），最大扭矩则是385Nm，这些参数已经超越了高尔夫GTI上的那台2.0T发动机。中国品牌厂商的新款发动机没有历史负担，可以采用最优的结构，用上供应商的最新技术。

博格华纳是治好中国品牌“心脏病”的幕后功臣之一，它不像博世、大陆那样产品线大而全，而是走了一条少而精的路线，专注于动力总成技术。在2019年，博格华纳仅靠动力总成产品就实现了超过100亿美元的营收。在2020北京车展上，博格华纳全面展示了其动力总成产品，覆盖了传统内燃机、混合动力、纯电动三大领域。

在博格华纳展台的众多展品当中，最吸引我的当属VTG可变截面涡轮增压器。其实可变截面涡轮增压器很早就应用在了柴油发动机上，但是汽油发动机排气温度太高，无福享受这项技术。直到2008年博格华纳和保时捷终于合作解决了这个难题。凭借可变截面涡轮增压器，保时捷911 Turbo以3.6L/3.8L的“小排量”获得了超跑级别的动力。

在随后的十年里，VTG可变截面涡轮增压器几乎是保时捷独占的技术。最近两年，博格华纳终于推出了面向大众市场的汽油机VTG可变截面涡轮增压器，它能带来出色的油门响应和平稳的动力输出，提高燃油效率降低排放。长城已经表示柠檬平台将支持VTG可变截面涡轮增压器，相信用不了多久将会有越来越多的中国发动机采用这项技术。

我们都知道，涡轮增压器能够提升发动机的动力水平，但是随之而来的还有涡轮迟滞和动力不够线性的问题。涡轮是由发动机排出的废气驱动的，我们无法主动调节其转速。于是，家用车使用小尺寸涡轮，以减少涡轮迟滞；运动型车使用大尺寸涡轮，追求更高的增压值。VTG可变截面涡轮增压器的出现有效解决了这些问题。

在博格华纳的VTG可变截面涡轮增压器中，排气侧涡轮的外侧有一组S型叶片，它采用了新型材料，可以承受高达950℃的排气温度，未来还可以支持排气温度1050℃的高功率密度米勒循环发动机。S型叶片的角度是可以调整的，电机控制调节环转动，从而带动S型叶片转动。

我们无法控制发动机废气的总量，但是可以控制废气的流速，从而达到控制涡轮转速的目的。在发动机转速较低时（图右），废气的量相对较少，S型叶片闭合只留下较小的间隙，废气进入涡轮的入口变小，于是废气的流速加快，驱动涡轮加速，尽快建立压力。在转速提升后（图左），S型叶片打开，避免涡轮超速或者产生排气回压。

VTG可变截面涡轮增压器的思路非常巧妙，但在电气化的时代，解决涡轮迟滞问题其实还有更加简单的途径：电子涡轮增压器。在2020北京车展上，博格华纳展出了eTurbo电子涡轮增压器，这款产品将在2022年开始量产。

博格华纳的eTurbo电子涡轮增压器将电机和涡轮增压器组合为一体，电机直接耦合在涡轮轴上，既可以作为电动机驱动涡轮转动，也可以作为发电机被涡轮驱动。

目前F1赛车上搭载的MGU-H装置实际上就是一种电子涡轮增压器，充分说明了这种技术的优势。在发动机转速较低时，电机驱动涡轮快速转动（电机的响应速度极快），不用依赖废气来建立压力，减小了涡轮迟滞。在发动机高转速时，电机不再驱动涡轮（涡轮转速远高于电机转速），可以变身发电机来回收过剩的能量（相当于泄压阀）。