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燃油車淘不淘汰,就看這個黑技術了

從此前的新一代奧迪A8、A7, 到新款賓士S級、新一代CLS, 關於這幾款近期亮相的熱門豪車, 廠商和媒體提到的最多的一個關鍵字就是——48V電氣系統。 聽起來這項技術與汽車燈光、行車電腦以及多媒體系統的配電有關, 但又似乎沒這麼簡單。 而根據廠商的描述, 這套系統能降低排放和油耗, 似乎跟日系的混動技術有著相似的功能。 48V電氣系統究竟有什麼魔力, 能讓賓士、奧迪兩位“業內大佬”相繼入坑?面對新能源車逐漸崛起帶來的強大壓力, 這項技術究竟能否給內燃機“續命”?今天我們就去一探究竟。

現在的汽車內燃機,

我們打開機艙門可以看到側面有很多大大小小的轉輪和傳動皮帶, 這當中只有一個輪子(與活塞相連)負責持續輸出動力, 其他的輪子背後帶動的都是發動機的週邊元件, 散熱用的水泵、潤滑用的油泵、空調用的壓縮機、機械增壓發動機的增壓器等等, 只要車子發動這些週邊元件就要吸收發動機的輸出功率, 同時製造更多的機械損耗, 降低整機的燃效。

那麼有人要問了, 為什麼傳統的內燃機不能直接用電機驅動這些附件呢?原因也很簡單:傳統內燃機的配電系統只有12V, 汽車啟動時擰著鑰匙不放都怕燒了啟動電機, 電壓太小的情況下如果配備大功率電機必然導致電流增大, 電流增大就意味著輸入功率必然大量耗散在熱功率上, 不僅划不來, 還有過熱的風險。 提高電壓的目的與國家的高壓輸電網是同一個道理, 目的就是降低大電流導致的熱損耗。

48V電氣系統實際上沒有什麼高深的原理, 這套系統說白了就是針對傳統內燃機進氣徹底的電氣化改造, 動力系統的配電全部採用48V高電壓, 並大量使用高功率電機驅動水泵、油泵、增壓器以及空調壓縮機等週邊元件, 附件不再需要內燃機通過皮帶直接驅動, 也就不用吸收內燃機的輸出功率, 從而降低整機的機械損耗, 同時提高性能極限。

除此之外, 48V電氣系統也可以配備一個高功率的電機直接參與驅動車橋, 在發動機轉速較低、扭矩輸出較小時, 電機可以作為輔助動力説明車輛快速起步或者加速, 有需要或者有條件的化, 甚至可以在前後橋都配一個電機, 從而實現電四驅, 這就有點日系油電混動車的意思,

不過電壓沒高到混動車的水準, 電池容量也沒那麼大, 通常稱之為48V輕混系統, 目前的高端車上一般與48V電氣系統同時出現, 但以後全面普及的話就不一定了。

以賓士在新款S級和新一代CLS上使用的直列六缸發動機為例(沒錯, 直六不再是BMW的代名詞), 這台代號為M256的發動機採用了最為徹底的48V電氣化改造。

賓士3.0T L6+9AT

首先是發動機附件,包括起動機、水泵、油泵、空調壓縮機等全部採用電機驅動,不僅產熱少、燃效高,同時結構也更緊湊,機械損耗更少,同樣是直列六缸的佈局,其發動機長度比寶馬的B58發動機有明顯縮短。

然後是增壓器部分,賓士M256發動機在傳統廢氣渦輪增壓器的基礎上加裝了一個電子渦輪增壓器。在發動機處於中低轉速時,廢氣壓力不足,廢氣渦輪增壓器轉速偏低,進氣壓力不夠,效果差、遲滯明顯,這時候電子渦輪就可以直接帶動渦輪葉片,給發動機進氣增壓,且增壓效果不受發動機轉速影響,直接由電機的輸出功率決定。很顯然,這種高功率、高轉速的電子增壓器,傳統的配電系統是不可能帶的起來的。

最後是48V輕混部分,賓士M256發動機還配備了一個用48V配電系統供電的ISA電機,這個電機裝在發動機與變速箱之間,除了負責發動機的啟動和能量回收外,還可以直接參與驅動動力軸,在起步和急加速時,輔助發動機驅動車橋,讓車子的反應更加迅速。當然了,相比之前的低電壓起動機,這個電機啟動發動機也更迅猛,不會有傳統汽車啟動時的“突突突...”的奇怪聲音,自動/啟停系統的工作效率也更高。車子進行刹車、下坡動作時,這台電機又扮演起發電機的角色,吸收動力軸的動力為電池充電,實現能量回收。

奧迪A8在動力總成的48V電氣化要稍稍落後賓士,但奧迪採用的AI主動懸架系統在底盤上扳回一局。它主要包括了四輪主動轉向、主動防傾杆和提升側碰被動安全性等幾項技術,這些技術的背後是48V電壓系統奠定的基礎。

A8的四個車輪都配備了電動執行器,當車輛急速過彎或面對減速帶、溝坎、井蓋時,四個懸架所受壓力不同,執行器可以對單獨車輪施加扭轉剛度,保證駕駛艙內的平穩性。此外還有四輪轉向、電動防傾杆以及Level 3級別自動駕駛功能,這些都需要大電壓配電系統支援,也是奧迪A8領先賓士S級的地方。

 ●總結:

研究顯示,傳統內燃機的48V電氣化改造可以實現10%-15%的燃效提升,但硬體成本只增加5%,且隨著技術逐漸成熟和產業化、規模化,這個數值還會持續降低,可以說,48V電氣系統崛起與普及將帶動傳動內燃機汽車全面進入5L/100km低油耗時代。而對車企來說,面對日益嚴苛的排放政策要求以及日系混動車帶來的強大壓力,48V電氣系統是德系車企做出的一次有力回擊。雖然暫時我們還不能在20萬以下的家用車上看到這套系統,但相信這項技術的全面普及也就是未來三五年的事兒,只是在20萬以下的車上,這套系統可能不會像賓士和奧迪這樣做的如此徹底,有所閹割才能拉開定位。

賓士3.0T L6+9AT

首先是發動機附件,包括起動機、水泵、油泵、空調壓縮機等全部採用電機驅動,不僅產熱少、燃效高,同時結構也更緊湊,機械損耗更少,同樣是直列六缸的佈局,其發動機長度比寶馬的B58發動機有明顯縮短。

然後是增壓器部分,賓士M256發動機在傳統廢氣渦輪增壓器的基礎上加裝了一個電子渦輪增壓器。在發動機處於中低轉速時,廢氣壓力不足,廢氣渦輪增壓器轉速偏低,進氣壓力不夠,效果差、遲滯明顯,這時候電子渦輪就可以直接帶動渦輪葉片,給發動機進氣增壓,且增壓效果不受發動機轉速影響,直接由電機的輸出功率決定。很顯然,這種高功率、高轉速的電子增壓器,傳統的配電系統是不可能帶的起來的。

最後是48V輕混部分,賓士M256發動機還配備了一個用48V配電系統供電的ISA電機,這個電機裝在發動機與變速箱之間,除了負責發動機的啟動和能量回收外,還可以直接參與驅動動力軸,在起步和急加速時,輔助發動機驅動車橋,讓車子的反應更加迅速。當然了,相比之前的低電壓起動機,這個電機啟動發動機也更迅猛,不會有傳統汽車啟動時的“突突突...”的奇怪聲音,自動/啟停系統的工作效率也更高。車子進行刹車、下坡動作時,這台電機又扮演起發電機的角色,吸收動力軸的動力為電池充電,實現能量回收。

奧迪A8在動力總成的48V電氣化要稍稍落後賓士,但奧迪採用的AI主動懸架系統在底盤上扳回一局。它主要包括了四輪主動轉向、主動防傾杆和提升側碰被動安全性等幾項技術,這些技術的背後是48V電壓系統奠定的基礎。

A8的四個車輪都配備了電動執行器,當車輛急速過彎或面對減速帶、溝坎、井蓋時,四個懸架所受壓力不同,執行器可以對單獨車輪施加扭轉剛度,保證駕駛艙內的平穩性。此外還有四輪轉向、電動防傾杆以及Level 3級別自動駕駛功能,這些都需要大電壓配電系統支援,也是奧迪A8領先賓士S級的地方。

 ●總結:

研究顯示,傳統內燃機的48V電氣化改造可以實現10%-15%的燃效提升,但硬體成本只增加5%,且隨著技術逐漸成熟和產業化、規模化,這個數值還會持續降低,可以說,48V電氣系統崛起與普及將帶動傳動內燃機汽車全面進入5L/100km低油耗時代。而對車企來說,面對日益嚴苛的排放政策要求以及日系混動車帶來的強大壓力,48V電氣系統是德系車企做出的一次有力回擊。雖然暫時我們還不能在20萬以下的家用車上看到這套系統,但相信這項技術的全面普及也就是未來三五年的事兒,只是在20萬以下的車上,這套系統可能不會像賓士和奧迪這樣做的如此徹底,有所閹割才能拉開定位。

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