谁说内燃机已死？这个技术有望彻底摆脱涡轮迟滞

1977年对我们来说，是个特别的日子，对萨博来说，也是个很特别的日子。这一年，萨博99的问世标志着“人车合一，贴地飞行”时代到来，而这与其采用涡轮增压发动机有着莫大关系。也是从那时候开始，汽车发动机开始大规模采用涡轮增压技术。

虽然涡轮增压技术扬名在外，但在超跑领域依然难以撼动自吸的地位，其中一个重要原因是涡轮增压技术有个天然缺陷——涡轮迟滞。在起步与低速工况下，涡轮发动机表现出动力孱弱，一旦越过叶轮额定转速，动力突突往上窜，这种动力表现非常影响操控体验感，与超跑精神相悖。

法拉利董事长马尔乔内直言：“我们会继续生产V12引擎，涡轮增压方案是荒谬的，我们不会采取，V12将运用自然吸气以及混动系统。”他的发言粉碎了法拉利V12缩小规格或V8引擎涡轮增压化的传言。

或许意大利人太过傲娇了，德国人就务实得多。为了消除涡轮发动机的涡轮迟滞问题，德国人为新一代奔驰S级搭载的3.0LV6发动机配备了博格华纳eBooster技术。或许这项技术可以消除马尔乔内对涡轮增压的误解。

eBooster，开启电增压时代

第一代eBooster的主体结构包括两部分，左边是涡轮与进排气通道，与一般涡轮增压器没有多大区别。右边是永磁无刷电机，它的优点是噪音和体积都很小，而且效率很高，一般90%以上。气道上腔与电机之间是PCB板子，负责eBooster的低压控制；下腔与电机之间是压力通风管。

电机下方有两个部件，EMC隔离器，这是为了避免电机产生的电磁干扰信号，影响车上其它电器正常工作，电磁干扰是新能源汽车故障干扰源之一。另一个是电机电源连接器，据博格华纳透露，eBooster有两种电压平台，12V和48V，48VeBooster能产生更大输出功率，一般在5kW到6kW，最大转速70,000转，且响应时间更短，达到90%最大扭矩仅需270毫秒。虽然48V输出功率与动力响应更好，但考虑到成本与效率问题，2.0升以下发动机更适合12V电源系统。

另外，eBooster一共有三种布置方式，一种上游布置和两种下游布置。上游布置是将eBooster放在涡轮增压器前面，下游布置都是将涡轮增压器放在eBooster的前面，一种是eBooster放在中冷器的前面，一种是放在中冷器的后面。

eBooster的布局会影响经过eBooster的气体流量与温度，三种方式没有绝对的优势和劣势。布局准则是，如果布置在冷的位置，eBooster电机工作环境更好效率更高；如果布置在离发动机近的位置，发动机动力响应会更好。

下图为eBooster原理图，空气经过涡轮增压器后经过eBooster或者控制阀，然后经过中冷器，最后进入发动机。

在整个工作过程中，当汽车处于起步、加速或者爬坡等工况时，发动机需求更多空气，但是涡轮增压器短时难以增压更多气体，这时控制阀关闭，eBooster介入工作，经过一次增压的空气进入eBooster完成二次增压，所以这个发动机也用了“双增压”。即使废气涡轮的增压不够，但eBooster是由电机驱动，可以即时响应，能弥补增压，使发动机吸入更多空气。

当发动机处于中高转速达到需求工况，且排气量够多，足以驱动涡轮提供更多进气，此时控制阀打开，eBooster关闭，被增压的空气从控制阀经过，此时进气只被增压一次。

eBooster的优势，涡轮迟滞将成历史

采用博格华纳eBooster技术的效果是发动机输出瞬时扭矩更高，同时消除了涡轮迟滞现象，能够给驾驶者提供更好的驾驶体验。下图红线为搭载博格华纳eBooster的福特野马转速-扭矩曲线，蓝色为相似的柴油机曲线。

从图中可以看出，搭载eBooster技术的发动机扭矩在1500rpm时增长了85%，在2000rpm时增长了55%，以及在2500rpm时增长了38%。这个转速以后，发动机扭矩逐渐下降，到4500rpm时，eBooster系统关闭，之后两台发动机扭矩曲线几乎同步下降，由于前者是汽油机，所以扭矩在6000rpm左右时就开始大幅下降。

据悉，采用eBooster和尺寸较大涡轮增压器后，福特野马在所有发动机转速区间的扭矩大约提升38%，并且在高转速时输出功率提高78%。

从上文的分析可知，eBooster技术能够提升一定的动力，在一定程度上加速了发动机小型化，比如奔驰S级原本打算采用4.0V8发动机，最后换成了3.0V6。

另一方面，它还具备一定省油能力。当汽车处于加速或者爬坡工况，此时转速比较低，一般会降档升转速，但如果采用eBooster技术，可以不用降档，轻微加速即可获得较大扭矩，也可以理解为得到同等扭矩时发动机转速更低，进而提升燃油经济性。另外，应用eBooster的48V系统可使燃油效率提升35%，节能减排效果更明显，所以博格华纳称eBooster与48V是“天作之合”。

eBooster的缺陷，还需更成熟

关于eBooster布置在何处，目前没有最好的方案。如果布置在涡轮增压器后面，那么发动机的高温排气会“加热”eBooster左边的涡轮气道，右边的PCB电路板和电机会受到不同程度的影响，极端情况可能会影响正常工作，这对eBooster的散热设计要求很高。如果布置在中冷器后面，一方面可能会升高进入气缸的空气温度，另一方面可能会增加一套中冷器，使系统更加复杂。

eBooster的电机如果采用12V方案，eBooster的输出功率仅有是1.7kW，短时间也可以达到2.4kW，功率不是很高，会导致电增压不够，发动机无法吸入更多空气，那么eBooster的价值没有真正体现出来，并且12V方案对低压12V电源的输出功率与容量有一定要求，它必须满足eBooster能够在1.0KW输出功率工况下持续放电。另外，如果eBooster采用48V方案，输出功率可以达到5kW到6kW，电增压足够了，但前提是有车载48V电源，然而现状是48V市场现在并不成熟，搭载48V系统的车型极少，另一个解决办法是在混合动力汽车上额外配置一个降压器，不过这样会增加一定成本。

分析完eBooster，可以发现，能被奔驰S级采用，说明第一代eBooster量产完全没问题，只是有些地方还需要优化。而eBooster与48V的“天作之合”尚需时间，好消息是，以奥迪A8为首的欧美车型将大规模采用48V系统，这将加速48V系统的普及进度，也是eBooster的机会。

据博格华纳透露，他们除了eBooster，未来还有eTurbo，它综合了eBooster和涡轮增压器，是涡轮增压的终极进化版——电动涡轮增压器。它的优点是完全没有涡轮迟滞，平顺性堪比自吸，同时，发动机动力更加强劲，且燃油经济性更高。

其实，电动涡轮增压有点类似马自达刚刚宣布的SKYACTIV-X发动机，都是向气缸内压入更多空气，以提高动力，降低油耗。所不同的是，博格华纳用的是电动涡轮，马自达用的是压缩机。

来源：每日汽车