作者：駕仕派

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說到渦輪增壓發(fā)動機(jī)，很多人可能都表示并沒有什么稀奇，原理簡單說就是廢氣推動渦輪、壓入更多空氣幫助燃燒，從而提升動力。但是，如果真的細(xì)致講到增壓器這個零部件有怎樣的技術(shù)特性，零部件廠商又是如何幫助主機(jī)廠開發(fā)渦輪增壓發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品，最后又是如何制造出一個渦輪增壓器的？這可能就并不被很多人所知曉了。

這一次，上汽通用五菱和供應(yīng)商霍尼韋爾一起向駕仕派展示了寶駿1.5T渦輪增壓發(fā)動機(jī)產(chǎn)品是如何在渦輪增壓器的幫助下實現(xiàn)高效輸出的。更重要的是，霍尼韋爾也罕有的向媒體介紹了他們是如何參與到主機(jī)廠開發(fā)渦輪增壓發(fā)動機(jī)的過程中，以及如何為主機(jī)廠配套一個合適的渦輪增壓器。

用于寶駿560 1.5T和寶駿730 1.5T的渦輪增壓器

由此，我們也大致可以了解一個渦輪增壓器是如何誕生的，而渦輪增壓器研發(fā)背后的一眾黑科技，也是超出了我們往常的理解。

渦輪增壓器真的和航天飛機(jī)有關(guān)嗎？

“寶駿1.5T的渦輪增壓器和航天航空科技是一脈相承”，當(dāng)上汽通用五菱方面用這樣的說辭時，想必大多數(shù)人都覺得這只是一個營銷噱頭。很多人會覺得，即便霍尼韋爾是航空系統(tǒng)的頂級供應(yīng)商，但這和增壓發(fā)動機(jī)又有什么聯(lián)系呢？畢竟增壓器現(xiàn)在只是一個尋常零部件，不同供應(yīng)商所提供的產(chǎn)品應(yīng)該也大同小異。

一個渦輪增壓器的核心技術(shù)究竟在哪里？據(jù)霍尼韋爾工程師透露，流道設(shè)計和渦輪軸承是霍尼韋爾的兩個核心技術(shù)，而這兩項技術(shù)一方面源于蓋瑞特在渦輪增壓器領(lǐng)域超過六十年的技術(shù)積累，另一方面來自霍尼韋爾收購蓋瑞特以后帶來的強(qiáng)大的航空航天研發(fā)能力。

“一般在啟動發(fā)動機(jī)研發(fā)項目之前，我們會給車企提供相關(guān)的特性曲線，但是有一樣我們是絕對保密的，那就是我們的空氣流道設(shè)計方案?！边@名工程師告訴我們：大到氣流的走向，小到每個輪片上的曲線截面、扭曲角度，都會影響增壓器的性能表現(xiàn)。由于霍尼韋爾在小型飛機(jī)的噴射引擎有全球數(shù)一數(shù)二的技術(shù)實力，所以這些引擎上的空氣動力學(xué)研發(fā)積累能夠更好地幫助霍尼韋爾設(shè)計出更高效的汽車用的渦輪增壓器。

“以寶駿1.5T發(fā)動機(jī)上使用的霍尼韋爾的第二代汽油渦輪增壓器為例，和一代相比的話，在空氣動力學(xué)方面有非常顯著的提升，我們可以用小兩號的渦輪滿足和第一代同樣的流量特性?！被裟犴f爾解釋說，渦輪尺寸小了以后，低速扭矩的空間就大了，就可以把低速扭矩調(diào)得很高。另外，這也使得渦輪增壓器中間那個葉輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動量也小了，這會對低速響應(yīng)帶來很大的好處。此外還有一個優(yōu)勢是，霍尼韋爾可以把渦輪的尺寸也做得更迷你，給予整車客戶更大的空間來布置發(fā)動機(jī)。

全機(jī)加工的葉輪

另一個核心技術(shù)就是渦輪軸。軸承是帶動渦扇轉(zhuǎn)動的主要部件，一端連接高溫的渦輪葉片，一端連接常溫的進(jìn)氣口的葉輪，并且動輒要以十幾萬轉(zhuǎn)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，那么如何讓這個轉(zhuǎn)軸高效、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，這里面主要考慮耐高溫和低摩擦兩個因素。

球軸承部件

由于霍尼韋爾在航空領(lǐng)域上的研發(fā)能力，在軸承技術(shù)上相當(dāng)超強(qiáng)，包括在直升機(jī)螺旋槳引擎上的球軸承技術(shù)就用在了今年剛剛回歸勒芒賽的福特GT上，霍尼韋爾給福特定制了一套用在3.6L雙渦輪增壓器EcoBoostV6發(fā)動機(jī)的增壓器，使用的就是輕質(zhì)球軸承技術(shù)。當(dāng)然，對于民用車來說，渦輪軸目前還是傳統(tǒng)的浮動軸承占主導(dǎo)，只是霍尼韋爾在寶駿1.5T上的增壓器中采用了半浮動軸承技術(shù)，最高可以達(dá)到21萬轉(zhuǎn)，這個數(shù)值要比很多配套廠商的十五六萬轉(zhuǎn)高出不少。此外，據(jù)霍尼韋爾透露，將來在寶駿上搭載的新一代產(chǎn)品將采用更小更細(xì)的軸承來進(jìn)一步提升增壓器的效率。

此外，渦輪增壓器的另一個技術(shù)難點在于材料技術(shù)?！氨娝苤?，航空對于材料科技的要求很高，比如飛機(jī)引擎的溫度動輒高達(dá)一兩千度，這需要足夠先進(jìn)的材料才能實現(xiàn)。雖然汽車渦輪增壓器的溫度需求比飛機(jī)低，但是900度左右的持續(xù)高溫工作還是對渦輪材料要求很高?！被裟犴f爾工程師說，同樣以寶駿1.5T上面搭載的渦輪增壓器為例，其渦輪的材料是高鎳合金，渦殼的材料是高鎳鑄鐵，這些材料技術(shù)早期，都是源于霍尼韋爾的航空研發(fā)部門。

渦輪增壓器是怎么匹配到發(fā)動機(jī)上的？

“這次寶駿1.5T發(fā)動機(jī)搭載的是霍尼韋爾最新的第二代汽油渦輪增壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)1000轉(zhuǎn)時渦輪介入、1750轉(zhuǎn)即可輸出220N?m的最大扭力?！被裟犴f爾方面的研發(fā)人員很簡短的介紹了新機(jī)型的技術(shù)特性。

聽到這里，駕仕派發(fā)現(xiàn)，寶駿1.5T渦輪的介入轉(zhuǎn)速、最大輸出轉(zhuǎn)速和PSA 1.2THP那個幾乎一樣。的確，據(jù)霍尼韋爾透露，寶駿1.5T發(fā)動機(jī)上使用的這個增壓器跟PSA 1.2THP上的屬于同一個平臺，但是因為進(jìn)排氣管路接口不一樣，所以殼體設(shè)計上有區(qū)別，菲亞特1.4也是同樣的平臺。

實際上，渦輪增壓發(fā)動機(jī)的研發(fā)流程一般是在發(fā)動機(jī)的本體開發(fā)起初，增壓器廠商就要進(jìn)行介入，然后和標(biāo)定企業(yè)一起進(jìn)行大量的試驗驗證。對于霍尼韋爾的渦輪增壓器部門來說，他們在上海有一個全球第二大的研發(fā)中心，包括23個試驗臺架——7個耐久臺架、6個性能臺架、6個發(fā)動機(jī)測試臺架，和4個特殊測試臺架。這些試驗臺架可以為車企提供足夠詳細(xì)的測試數(shù)據(jù)，包括單機(jī)渦輪增壓器的耐久性測試、高溫試驗、配套到發(fā)動機(jī)上后的耐久試驗等等?！氨热缤ㄟ^大量的試驗驗證，寶駿B15T的渦輪增壓器通過了在通用標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，單機(jī)進(jìn)行了超過50萬公里的渦輪增壓強(qiáng)化試驗?！?/p>

霍尼韋爾在上海的全球研發(fā)中心

其實，霍尼韋爾在上海的實驗室是全球研發(fā)體系的一環(huán)，在我們參觀的過程中，我們在這里看到了用在載重卡車上的、體積巨大的柴油增壓器，也能看到寶馬某款最新的柴油機(jī)在試驗臺架上進(jìn)行配套測試。換句話說，霍尼韋爾位于上海的研發(fā)中心是一個真正意義上的全球研發(fā)中心，承接全球的研發(fā)和測試任務(wù)。但霍尼韋爾表示隨著像上汽通用五菱這樣的自主品牌客戶越來越看重汽油渦輪增壓器的使用，中國市場將成為他們最重要的市場，而這個全球研發(fā)中心將真正做到為中國市場量身研發(fā)，下一代渦輪增壓器也會很快搭載到寶駿全新的發(fā)動機(jī)上。

那么制造一款渦輪增壓器復(fù)雜嗎？從制造流程上看似乎并不復(fù)雜，上海的制造工廠僅僅用六百人就可以實現(xiàn)日產(chǎn)能7500臺的裝配目標(biāo)，而武漢工廠擁有更高的自動化率，只需要400人就可以實現(xiàn)15000臺的日產(chǎn)能。而且和主機(jī)廠冗長的生產(chǎn)流水線不同，零部件廠商的制造大多是單元流水線——將制造裝配區(qū)域按照一個個單元劃分，每個單元可以很高效率的進(jìn)行裝配和組裝，這樣柔性化生產(chǎn)的效率可以更高，畢竟供應(yīng)給每個車企的增壓器都不相同。

相比于年產(chǎn)能百萬級的汽車廠商屈指可數(shù)，但像霍尼韋爾這樣的一線供應(yīng)商現(xiàn)在每年能夠提供數(shù)百萬套的增壓器，剛剛落成的武漢工廠就是一個300萬套的產(chǎn)能規(guī)劃。當(dāng)然，目前霍尼韋爾的增壓器主要還是面向柴油機(jī)，可是他們相信很快汽油機(jī)渦輪增壓器的產(chǎn)能就會滿負(fù)荷，比如像上汽通用五菱這樣的企業(yè)，現(xiàn)在搭載1.5T發(fā)動機(jī)車型已經(jīng)占到寶駿730、560的一半份額，汽油渦輪增壓器的需求增速實在太快了。

霍尼韋爾的渦輪增壓器生產(chǎn)線

他們提供了一組數(shù)據(jù)，從1994年建廠到2016年11月28日，霍尼韋爾在中國完成了第一個1000萬套增壓器的制造，而下一個1000萬套，可能只需要兩年多一點的時間。

寶駿1.5T上搭載的那款增壓器成為霍尼韋爾交通系統(tǒng)第一千萬臺渦輪增壓器

增壓器還有哪些黑科技？

由于中國市場的汽車消費者接觸渦輪增壓器產(chǎn)品并不太久——大概應(yīng)該是2008年前后大眾汽車開始導(dǎo)入渦輪增壓發(fā)動機(jī)才算是起點，所以很多人對渦輪增壓器技術(shù)并不太了解。實際上，像霍尼韋爾這樣的頂級零部件供應(yīng)商掌握著渦輪增壓器的核心技術(shù)，而他們在研發(fā)上的突破，往往也伴隨著發(fā)動機(jī)性能的突破。

大眾發(fā)布了全新一代1.5T VTG可變截面渦輪增壓器是今年發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的一個重要事件，VGT技術(shù)加上米勒循環(huán)實現(xiàn)了解決渦輪遲滯和相比1.4T發(fā)動機(jī)降低1L油耗的目標(biāo)，在這其中，霍尼韋爾的角色就是給大眾提供VGT可變截面增壓器。要知道之前VGT可變截面技術(shù)在柴油機(jī)上已經(jīng)普及，但是由于汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度更高，遲遲未能搭載在汽油機(jī)上，現(xiàn)在這個問題由霍尼韋爾解決之后，大眾在最新一代發(fā)動機(jī)上使用了這項技術(shù)。

霍尼韋爾給大眾供應(yīng)的可變截面渦輪增壓器

另一個增壓器黑科技則是電動渦輪增壓器，霍尼韋爾相信使用電動啟動器以后燃油經(jīng)濟(jì)性還可以繼續(xù)提升15%。同時霍尼韋爾還希望介入到軟件控制層面，把控制代碼嵌入到增壓器這個部件上，這樣標(biāo)定廠商可以更好地開展工作，而增壓器效率也可以進(jìn)一步在電動渦輪的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升5%。

據(jù)霍尼韋爾表示，搭載電動渦輪增壓器的車型將2017年上市，國內(nèi)應(yīng)該是在2018年推出——如果沒有猜錯的話，首款搭載電動渦輪的車型應(yīng)該是奧迪SQ7，4.0TDI發(fā)動機(jī)可以在1000轉(zhuǎn)的時候輸出900N?m最大扭矩。

霍尼韋爾給奧迪提供的電動渦輪增壓器

而當(dāng)前汽車領(lǐng)域最最黑科技的一項技術(shù)應(yīng)該是采用兩級電動增壓的燃料電池壓縮機(jī)，這個裝置幾乎匯聚了霍尼韋爾所有的最新技術(shù)，尤其是空氣軸承這項零摩擦、零損耗、最高轉(zhuǎn)速可達(dá)10萬轉(zhuǎn)的航空級技術(shù)。而這個裝置正是為了本田量產(chǎn)的氫燃料電池汽車CLARITY FUEL CELL所專門研發(fā)，目的是為空氣系統(tǒng)提供高達(dá)400千帕的增壓壓力。

駕仕總結(jié)：

可以說，正是因為霍尼韋爾這樣的頂級零部件供應(yīng)商的存在，車企們可以更大程度實現(xiàn)自己的研發(fā)目標(biāo)。同時，隨著上汽通用五菱這樣的巨大規(guī)模量的自主品牌企業(yè)的高速發(fā)展，中國市場也給霍尼韋爾這樣的全球巨頭帶來了更多的增長機(jī)會，未來我們也必然受惠于此——中國消費者將有更多的機(jī)會在第一時間享受那些零部件巨頭的研發(fā)成果，從而擁有真正一流的產(chǎn)品。

自然吸氣、渦輪增壓、機(jī)械增壓有啥區(qū)別