编者按：诚如苍央嘉措在《见与不见》诗中所言，“…你爱，或者不爱我，爱就在那里…”。即便涡轮增压器已经在高中低端车型中所处可见的当下，提及涡轮增压仍有人质疑其存在迟滞效应、动力输出不够线性及维修成本高等瑕疵。在9月9日博格华纳（BorgWarner）于其太仓工厂举办的“涡轮增压系统技术研讨会（以下简称“研讨会”）”上，记者获悉，得益于电子技术、电气化（电机驱动）及新材料的应用，如今的涡轮增压器不论是性能，还是可靠性都已日臻完美，似乎正千方百计地助力发动机榨干每滴油。
电子化 电动化 新材料
技术新风鼓吹令涡轮增压更带劲
如业内人士所知，为了满足不断加码的节能和减排的法规要求，以及降低消费税和车船税带来的购车及用车成本，借助增压器（类似火炉的鼓风机）增加发动机的进气量，让发动机减肥（减少排量）而不力亏，正成为车企、消费者和政府等多方乐见其成的解决方案之一。与此同时，涡轮增压器市场也迎来了突飞猛进的增长。据专家预测，中国新销售乘用车的涡轮增压占比将从2015的22%增长至2020年的44%。换言之，只需5年左右时间，近一半乘用车都将是涡轮增压车型。
↑博格华纳涡轮增压系统亚洲区副总裁兼总经理Volker Weng（文莆可）博士为研讨会致辞
电子化，实现智能控制
事实上，涡轮增压在攻城略地的同时，其技术也在不断升级换代。例如，现在很多涡轮增压器都已经采用了电子控制技术，并增加了电控冷却系统，其智能化和可靠性都得以大幅提升。博格华纳专家表示，随着排放标准的升级，尤其是到国6之后，涡轮增压器原先采用的气动执行器（机械式）就力不从心了，必须要采用电子控制，即电子执行器EWGA（Electrical Waster Gate Actuator）。
博格华纳紧凑型涡轮增压器
如何最大限度地消除涡轮增压器在发动机低转速区的增压迟滞效应是其技术升级的一大主攻方向。为此，博格华纳研发了R2S两级可调涡轮增压系统（Regulated 2-Stage）。简言之，R2S是将1个响应更快的“小涡轮”和1个“大涡轮”组合在一起，在弥补增压迟滞的同时，也不损失发动机高转速时增压器的“火力全开”。据悉，2014年，博格华纳R2S两级可调涡轮增压系统已率先在中国批量应用。
博格华纳R2S两级可调涡轮增压系统
理论上，基于R2S的两级可调，如果为涡轮增压系统增加调节的级数（类似变速器的挡位数），势必能更流畅、更充分地利用废气能量，这便是可变截面涡轮增压器（VTG）的核心优势。博格华纳专家介绍，由于可变截面调节机构复杂且精密，难以承受高温，所以原先VTG增压器主要用于柴油机。当前，博格华纳的VTG增压器工作温度上限已达850℃。随着VTG技术的不断改进，未来必将更加广泛地用于汽油发动机。
博格华纳VTG可变截面涡轮增压器
电驱动增压，弥补低速迟滞
研讨会上，博格华纳专家重点介绍了两款电驱动增压器e-Turbo®和e-Booster®。其中，e-Turbo是在两个涡轮之间的轴上安装了一个高速电机，通过电机将两个涡轮耦合在一起，相当于二级涡轮增压系统，电机用于提高低速响应，当发动机进入高速区后，则主要由涡轮增压器发力，实现了电机和涡轮增压的优势互补。由于电机布置在中间轴上，因此增压器的轴向稳定性更好，且噪声等NVH性能更佳。经试验验证，e-Turbo可明显提升涡轮增压器的响应效率，将涡轮增压的滞后从原先的4-5秒缩短至2秒左右。
博格华纳e-Turbo涡轮增压系统的结构
相比需要48V或更高电压系统驱动的e-Turbo，博格华纳专家认为，e-Booster更具成本优势。在欧洲，今年底就会有一个项目进入SOP（批量投产）。未来，e-Booster可能更适合国内市场所需。结构紧凑的e-Booster更像一个电动鼓风机，相当于给车辆的涡轮增压系统再鼓一股气，进而提升其低速扭矩和响应速度。同时，在无需e-Booster增压时，e-Booster还可以反向充电。博格华纳e-Booster拥有12V和48V两种解决方案。虽然，12V的e-Booster功率不及48V，不过其无需水冷，成本优势明显，因此国内汽车企业都非常偏好12V的e-Booster。当前，e-Booster已开发至第二代，其效率也有所提升，而且还针对中国城市工况做了很多优化，其温度保护和散热匹配可满足国内城市拥堵路况下走走停停长时间持续运转的需要。
博格华纳e-Booster电驱动增压器
现场展示的博格华纳e-Booster电驱动增压器样品
新材料、新工艺、新结构，固本增效
对于需要承受近千度高温，以及转速最高可达15万转/分的涡轮增压器而言，除了要在电子化、电动化等方面推陈出新外，如果自身没有良好的机体也是无法确保其长期高负荷运转的。研讨会上，博格华纳也介绍了几项在新材料、新工艺及新结构上的创新应用。比如，博格华纳最新开发的钛铝合金涡轮就能减小30%的转动惯量（与镍合金材料相比），极大改善了增压器的低速响应能力。
发动机小型化及高转速的发展趋势，也需要涡轮增压器能承受更高的转速和更低的转动阻力。为此，博格华纳提出了采用滚珠（球）轴承替代传统的浮动轴承，基于其更快的转动响应，可使扭矩响应时间提升25%-40%，并改善发动机冷启动性能。同时，滚珠轴承还能极大地减小轴系内部的摩擦损失，提高轴系效率，以及在增压器全负荷工况下，有效减小轴系的高转速运行噪声。据悉，该方案已有欧洲客户的项目在研发中，预计2017年1月可进入SOP。
同时，在工艺上的创新也可为涡轮增压器降本增效。与传统的铸钢机壳相比，通过法兰或焊接制造的钣金蜗壳（又称不锈钢焊接涡壳）不仅可减轻重量、降低成本，而且在能效比和输出功率方面也不相上下，且热容性较低，因此在冷启动阶段能更快触发催化转换器。
发动机汽缸的进排气是交替进行的，为了充分利用发动机的排气压力（废气流量），博格华纳推出了双流道涡壳（Dual Volute）的涡轮增压器。研讨会上，博格华纳专家表示，为了避免双流道之间的窜气，以及简化制造工艺（成本），博格华纳已经研发出升级版的双流道涡壳。得益于更高的废气流量利用效率，新型双流道涡壳涡轮增压器甚至可匹配低于1.6升的小批量发动机。
用于福特多款2.0升车型的双流道涡壳涡轮增压器
据博格华纳汽车零部件（江苏）有限公司总经理倪广山介绍，博格华纳现有发动机和动力传动两大业务板块，销售占比为68:32。作为发动机业务的重头戏之一，博格华纳涡轮增压器现在全球12个国家拥有14个工厂。其中，在中国两大工厂位于宁波和太仓。当前，无论是全球，还是中国，涡轮增压器市场正迎来快速的增长。以太仓工厂为例，未来5年的年均复合增长率预计为17.7%。因此，为了进一步满足国内客户的需求，博格华纳正在积极扩大在上海研发中心的能力。同时，位于太仓工厂还预留了二期扩建储备用地。预计到2020年，太仓工厂的建筑面积将从目前的1.5万平方米增加至2.2万平方米。
↑2016博格华纳涡轮增压系统技术研讨会重点介绍的新技术和新产品一览
2016博格华纳涡轮增压系统技术研讨会现场
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作为一家世界著名汽车发动机和动力传动系统零部件供应商，博格华纳一直专注于开发领先的动力及传动系统方案，以改善燃油经济性、降低废气排放和提升动力性能。而涡轮增压技术是未来科技发展的重要阵地。在增压器技术不断地更新换代中，博格华纳涡轮增压系统网罗来自世界各地的技术专家，为改进内燃机涡轮增压系统性能做出了坚持不懈的努力，在新型系统研发和发动机管理系统总成方面取得了丰硕的成果。
↑本文刊载于《上海汽车报》2016年10月16日第5版