汽车驱动形式与能源结构的关系，涡轮增压技术的未来展望

汽车驱动形式与能源结构的关系，涡轮增压技术的未来展望

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是能源结构决定汽车的驱动形式，还是汽车的驱动形式决定能源路线？这不是一个可以简单回答的问题。当、、、等一系列熟悉的驾驶技术在电动时代黯然失色时，作为发动机技术代名词的涡轮增压是否也会被新的排名所取代？

经过研究，我们发现，纵观中国、日本、美国、欧洲，虽然汽车消费市场的特点存在差异，但涡轮增压产品因其技术的多样性、灵活性以及演化过程中衍生出的强大生命力，酝酿出新技术。航空业的历史。有可能而且将来也有可能与下一代纯电动汽车竞争，未来可期。

一

能源结构 > 驱动形式

将2019沃德十大驱动系统与“中国心”十大发动机进行对比，我们可以得到一些有趣的发现：

中国十大发动机集中在1.3L-2.0L机械增压发动机，只有丰田的2.5L混合动力系统勉强保住了自然吸气发动机的最后一个席位。

在沃德年度十大发动机榜单上，现代汽车虽然以电驱动系统和经济型发动机占据两席，但仍然非常重视3.0L以上的6缸和8缸发动机——通用汽车的GMC皮卡和克尔维特跑车。这两款大型发动机在列表中占据显着位置。

难道美国完全无视自己的排放目标吗？

从历史上看，美国市场一直有两套标准。

以加利福尼亚州为首，西海岸和东北海岸制定了严格的排放规定，而中部的绝大多数联邦州则宽松得多。

美国人更注重实用主义。 2018年8月，特朗普政府甚至主张停止未来十年逐步提高燃油效率标准的计划。直接影响是为燃油车保留自然栖息地。

毕马威2018年发布的调查结果显示，对于未来五年购买的第二辆汽车的动力模式，高达54%的美国客户希望购买纯内燃机，较上年增加46% ，而比例则支持纯电动汽车。只有9%。纯内燃机汽车支持率大幅超过2017年同期市场调查水平。

看来美国对纯内燃机汽车的需求并没有下降，反而开始反弹。

但在美国之外，却是另一番景象，与美国市场形成鲜明对比：中国和欧洲现行的2025年CAFE目标规定、基于2015年巴黎气候协议的汽车低碳发展趋势研究、燃油消耗按燃油车计算，电动车按零排放法规计算。

实际结果是，企业故意无法用纯内燃机汽车达到监管目标——这扰乱了内燃机技术的自然发展趋势。

回顾过去，2005年至2007年，欧洲自行车碳排放量平均每年下降1.2%。

2008年以来，新激励政策实施后，碳排放减少速度加快，年均推进3.2%。按照这个速度，2020/21 年将实现 95 克/公里的既定目标。

这意味着基于NEDC的法规重点关注车辆的平均百公里油耗或每公里碳排放量，要求到2020年中国达到5L，欧洲达到4L。根据这一趋势继续推断，欧洲的油耗目标到 2030 年预计二氧化碳排放量为 59 克/公里，即 2.5 升/100 公里。

随着全球汽车行业燃料消耗限制的收紧，对燃油汽车的限制也越来越严格。

尤其是在中国大陆，按照国家目标，内燃机的燃油消耗要求在短短五年内就降低了34%以上。但欧洲和日本汽车厂商技术能力更强，起步更早。根据各自国家的减排路线，一般可以在2020年提前达到中国的燃料消耗限额目标。但对于技术能力相对较弱的独立制造商来说，事情就没那么简单了——这几乎是一项不可能完成的任务。

更令本土车企窒息的是，节油技术具有边际效应：越接近燃油车理论热效率技术极限，节油技术成本就越高。

这是否是中国电动车巨额补贴、双积分政策设立、打压燃油车、押注纯电动车的最大推动力？如果说政策的本意是通过制造按“零油耗”规定计算的电动汽车来稀释企业的燃油消耗，刻意阻止企业用纯内燃机汽车达到监管指标，那么似乎深电气化几乎是中国唯一的出路。

这种做法在技术路线的选择上显然是不公平的：

在欧洲贸易体系中，减少1吨二氧化碳排放的成本为6欧元。然而，自行车每公里二氧化碳排放量超过限制每克，欧洲汽车制造商将被罚款95欧元。然而，在汽车的整个生命周期中，电动汽车仅比燃油汽车少排放最多5吨二氧化碳，环境成本仅为30欧元。这不平等啊！

作为欧洲超级积分政策的一部分，虽然95欧元的罚款让车企更多地转向电动路线，但我们在评估车辆生命周期时必须重新审视并面对自己的选择。

近两年，随着研究机构将汽车排气管碳排放的关注重点提升到汽车产品二氧化碳排放全生命周期，特别是制造电力造成的二氧化碳排放之后，汽车零排放的说法也随之而来。电动汽车已多次受到欧洲和日本研究领域机构的挑战，并可能在不久的将来（预计2023年欧洲）被新的法规和趋势所取代。

英国政策制定者将纯电动续航里程超过130公里的插电式混合动力汽车视为纯电动汽车，允许不同的技术路线实现公平竞争。这里的底层逻辑是，虽然插电式混合动力汽车的电池容量只有纯电动汽车的一半，但两者的平均年行驶里程却相差无几。

要知道，绝大多数用户都是短途出行频繁，而插电式混合动力汽车的单位电池容量利用率是电动汽车的2倍。

插电式混合动力汽车的碳排放量受驾驶方式和用户充电习惯的强烈影响，并且往往难以在理论上计算。然而，随着大数据的统计实现，一项基于美国和德国7.3万名插电式混合动力用户和4.9万名纯电动汽车用户的驾驶数据的研究表明，PHEV插电式混合动力汽车的碳排放量高​​于BEV纯电动汽车。出色的。这个强有力的实际例子恰恰证实了我们的观点：欧洲政策设计者的美好愿望似乎落空了。

此外，根据现有的制造技术，制造更大的电池往往会导致更高的碳排放。因此，插电式混合动力汽车凭借更小的电池容量和更高的纯电动里程利用率轻松胜出，成为最受欢迎的车型。环保汽车类别。

因此，欧洲计划在2023年修改法规来解决这一矛盾，采用基于“井到轮”（WTW：Well To Wheel）全生命周期碳排放算法的WLTP工况法规。

马自达的一项研究指出，在well-to-wheel算法下，如果配备发动机的汽车将其实际燃油经济性提高约10%，那么它将能够赶上电动汽车（得出的电力水平）来自不同能源的平均值）。如果增加25%，则相当于以电动汽车为动力来源的液化天然气发电二氧化碳排放量最小。

无独有偶，欧洲的一项研究显示，按照德国目前领先的清洁动力结构，热效率约为36%的大众发动机的碳排放量相当于PHEV的水平。柴油发动机的碳排放量接近电动汽车的碳排放量。直接使用低碳燃料（CNG天然气）的内燃机是目前碳排放最低的驱动形式。

事实上，是能源结构决定了不同车辆驱动方式的差距，10%的提升对于燃油车来说并不是空中楼阁。燃油车并没有陷入困境。如果不解决能源结构问题，单纯推动汽车驱动方式转变并不能带来预期的环境效益。

在中国，化石燃料仍将发挥重要作用——2000年至2014年，仅煤电投资就超过1万亿美元，而这些投资至少需要30-35年才能收回成本。水电、核电投资热潮已被现实浇灭。风能、太阳能装机容量受容量系数低的制约，中短期内难以成为主要能源。

横向比较，同为煤电大国的德国，2019年煤炭发电量仅占35.7%，而中国2019年发电量高达65%。事实上，中国还达不到德国的水平。到 2035 年目前的清洁电力水平。对标日本也遥不可及——2030年，日本的能源结构将平均分为煤炭、天然气、核能、可再生能源四大部分。这也是一个大概率事件。

可见，日本和欧洲的能源结构都比中国更加“绿色”。

这意味着，到2035年，中国只要现有内燃机汽车实际油耗提高10%，或者使用低碳燃料，就可以达到2035动力结构下纯电动汽车的水平。而我们今天的现实更是令人沮丧——按照从井到轮的计算，A级电动汽车的碳排放量实际上比同级别的内燃机汽车高出14%！

因此，从纯数据来看，中国的减排努力应该指向能源行业，而不是汽车行业。中国大陆汽车电动化趋势对碳减排的贡献远低于日本和欧洲。

二

商业市场选择是唯一出路

由于能源结构对减排的贡献大于驱动形式，因此燃油车的节能技术需要认真对待——与其用增量电动车（仍占少数）来稀释排放，不如更直接地压榨现有燃油汽车（市场主力）技术。

ICCT的一项研究选取了传统燃油汽车的节能技术，根据成熟度将其分为三类：

此次比较旨在衡量中国乘用车技术在不同成熟阶段的整体节油潜力。

研究表明，无论技术成熟度如何，燃油发动机技术升级对节省燃油贡献最大；汽车轻量化技术贡献第二；放眼长远，高效的传输系统将逐步发挥更大的作用。

因此我们看到，虽然DCT在油耗上有明显优势，但美国厂商通用、福特却反其道而行之，放弃DCT产品线，拥抱AT变速箱来提高欧洲、美国、甚至中国的用户。关于乘坐舒适性的抱怨越来越多。通用汽车甚至正在考虑采用兼顾平顺性和油耗的CVT变速箱。

DCT虽然具有油耗优势，但牺牲产品力的做法并不被市场认可。与其这样做，不如全力以赴，对先进引擎进行技术研究——尽管这并不受到喜欢炒作新概念的投资者的欢迎，甚至用户也不买账：

2019年11月，福特甚至遭到美国监管机构针对DCT的集体诉讼和调查请求。福特不得不进行痛苦的转型，转型后的新一代三缸机仍然受到消费者的诟病。

此前，通用汽车公司的日子并不好过。 2017年首批全新一代产品遭遇市场挑战。上汽通用显然可以把老车型再次拿出来，但实际上它的对策是继续推出第八代直喷，同时在不经意间，大家也再次进行了小改款，升级为双喷。系列，又花了一波钱。

过去150年来，燃油发动机的热效率一直在稳步发展。在电动汽车变得家喻户晓的时代，这种势头继续非常顽强而艰难地发展。

我国的新能源政策，特别是以“双积分政策”为代表的政策，是极力向纯电动汽车倾斜的政府法规和政策。但截至2019年，纯电动汽车的高能电池路线仍然没有最初宣称的那样安全可靠。迅速升级。另一方面，我们看到在气候问题上一贯坚持的美国和日本，尤其是欧洲，也开始思考监管趋势改变的可能性。

因此，在2019年7月开始的2021-2023年双积分法案意见稿中，我们也开始看到“节能汽车”一词的首次出现。一方面可以间接放大公司现有的新能源积分，另一方面也可以间接放大公司现有的新能源积分。一方面，要求企业统计除“新能源汽车”以外的传统汽车的平均燃料消耗量。

尽管这些政策在目前看来仍然无伤大雅，但谁也不能否认进一步发展高效内燃机对于可持续未来和行业稳定发展的社会和经济意义。

2019年8月，美国能源部（DOE）公布了“未来先进汽车技术”年度国家专项研究投资总额为5900万美元，其中高达30%的直接投资用于前瞻性研究高效发动机技术。

也就是说，在约1800万美元中，有1457万美元用于高效发动机技术的研发，由通用汽车和福特公司平分； 330 万美元用于由大学和研究机构牵头的燃料和发动机预测模型研究。

与美国相比，欧洲车企也好不了多少。柴油机和涡轮增压长期以来一直是黄金搭档。为了满足排放要求，从传统驱动系统发展为全混合系统HEV并不现实。如果做得不好，也会失去现有的市场。保持原有发动机、变速箱和制动装置的设计不变，优先发展48V混合动力汽车，并将燃油汽车逐步转变为PHEV混合动力汽车作为短期解决方案。

从2018年2月开始，保时捷彻底放弃了其心爱的柴油发动机，并试图用插电式混合动力版本来弥补其缺陷。当然，缺点也是显而易见的，这进一步增加了汽车的复杂性和量产的成本。

BBA豪华车依靠品牌溢价，使用PHEV在涡轮中生存，而大众则必须选择在低端市场突破，并在欧洲严格的法规下向纯电动汽车迈进——这条路将更加艰难。

对于日本厂商来说，他们取消了传统变速箱，通过“疯狂”的轻量化和结构改进，以新的混合动力配置的诸多亮点弥补了燃油车的不足。全新的混合动力配置是涡轮机的好搭档。使发动机保持在最佳工作点成为设计目标。

日本的混合动力汽车设计和制造能力非常强大，这里的汽车制造商也热情拥抱电动化（日产、丰田）。一些日本厂商也重点投资电池业务（松下），而日本的高度城市化更适合电气化的实施。日本的技术选择非常多样化：纯电动、混合动力、插电式混合动力和燃料电池。几乎没有弱点，也没有明显的倾向。

日本企业的这种多元化也为涡轮增压的市场前景背书。

涡轮增压一方面是节油效果最大的发动机技术升级选择，另一方面作为一项成熟的商业化技术，自然脱颖而出，在诸多战场上屡屡被召唤。

从欧美日车企的角度来看，满足全球市场日益严格的排放要求是当务之急。中国市场不是非法市场。这里的逻辑是，在涡轮增压条件下，混合动力的4缸/3缸甚至2缸解决方案（单缸排量持续增加到0.6L以上）目前并不是一个选择。 ，结合高效的燃烧系统，实现高热效率（44%）和减排的目标是必由之路。

知乎上的受访者对发动机技术路线的观察有精彩的分析和解释：大众在欧洲的发动机路线已简化为1.0T/1.5T EVO/2.0T，仅保留1.0L自然吸气，但在中国仍有1.5L自然吸气配置，我们独有的1.2T未能在中国市场实现替代1.5L的目标，而1.4T则继续在中国全国6B市场竞争。

不过，按照欧洲的发展趋势，1.0T取代1.5L的计划只是时间问题，而中国则预计推迟到2022年之后。

看来欧洲大量宝马车型基本锁定在B38/B48（1.5T 3缸和2.0T 4缸）；而这里的通用第八代系列发动机还有一个隐藏的狠性格，那就是其全新的增压直喷1.0T发动机，以1.0T的小排量实现了38%的最高有效热效率。参考丰田1.2T，推出时间稍早，曾号称行业领先，热效率最高36.2%。

1.0T上可实现38%的热效率。从技术趋势配置来看，理论上相当于在2.0T排量上达到41%的热效率水平。可以说是2019年全球量产动力最强劲的1.0T。

选择自然吸气发动机还是小排量增压发动机？不用说，冠军似乎已经在中美欧年度发动机技术评选排名中决出。

在中国自主市场，以1.5L、1.6L自然吸气车型为代表的动力系统仍是主要销售车型。

但这有一定的历史原因：我国对1.6L及以下排量的购置税优惠和对1.5L及以下的企业税收优惠，以及五六年前小排量增压技术的不稳定，都导致了时至今日，大量1.5/1.6L自然吸气发动机在国内得到广泛应用，其中也包括合资企业。

这样做的代价就是牺牲用户的动力体验，降低发动机排量，降低整机的峰值功率和扭矩。这些市场未来都会让位给小排量涡轮增压，而不是别的。

增压发动机具有更宽的燃油经济区，特别是对于中小型负载位置。对于大多数实际驾驶工况来说，它具有更好的节能潜力。相反，大排量自然吸气发动机的燃油经济性区域过于接近高负荷的狭窄范围，不利于纯内燃机汽车油耗的改善。

对于纯内燃机、微混合动力汽车、插电式混合动力汽车等要求发动机在全工况下高效工作的车辆来说，小排量增压高效发动机是市场主流。即使是日本车型也必须在非混合动力车型上进行重新设计。开发1.0T/1.2T/1.5T等高效增压发动机，满足市场需求。

我们还会发现，很多日本增压发动机都是专门与欧洲咨询机构联合开发的，学习欧洲在涡轮增压方面的先进经验。

采用米勒或阿特金森循环和高压缩比可以实现最高的热效率提升，但这会带来发动机性能的迅速下降。虽然日系自然吸气发动机在混合动力汽车方面优势明显，但如果未来混合动力向高性能方向发展，仍需要高效增压发动机来拓展潜力。

从这个意义上来说，如果想要在保证油耗的同时，最大化驾驶乐趣，小排量涡轮增压几乎是唯一的选择。

三

来自航空，酝酿新可能

汽车行业节能技术的演进，就像电池技术的进步一样，需要长期的积累，甚至几十年的积累。

核心原因在于，在技术改进的过程中，不仅要识别新的集成模块及其问题，还必须对它们进行实验、论证，对覆盖它们的新系统进行重新平衡和优化，所有这些都需要重新平衡和优化。这需要时间。

经济因素也有助于控制这一过程中改进的时机。如果竞争激烈，改进就会加速；如果缺乏竞争，改进就会减慢。即使开发人员意识到明显的技术进步，他们也不一定会采用它们。

无论是否出现竞争压力，随时发生的技术改进都会经过精心挑选。技术上可行的新改进必须在经济上进行考虑，并被认为值得进行整体重新设计，然后才能采用。

因此，随着新的改进被选择性地采用，技术一点一点地向前发展。如果遇到某些限制性障碍，比如严格排放，而锁定的路线图和规划远远超出技术进步的量化预期，发展就会变慢，导致整个过程出现间歇性。总之，技术的发展深深依赖于结构的深化。

涡轮增压技术虽然已经大规模使用，但实际上还没有达到全盛时期。新的驱动形式和不同的使用场景都有其用武之地。在航空工业中，涡轮增压汽油发动机已经改进了几十年，这可能会给汽车工业的演变带来一些启发。

弗兰克·惠特尔的原型发动机使用单独的压缩机来提供用于燃料燃烧的压缩空气。这是一种径向流（-Flow）压缩机：它吸入空气，然后通过快速“旋转”来压缩空气。

熟悉这种类型的压缩并选择这种技术，因为它是最简单的设计。但随着对更好性能的需求，设计人员被要求用更好的组件轴流压缩机取代径流压缩机，轴流压缩机使用一个巨大的风扇，空气平行于驱动轴流动。

但在单轴压缩机级，提高供压比的极限只能达到1.2:1左右。为了实现卓越的性能，设计人员同时使用多个压缩机，并最终按顺序组装它们。

然而，这种压缩系统的运行需要能够同时适应高纬度稀薄的空气和低纬度高密度的空气，以及不同风速的运行环境。因此，设计者增加了导叶系统。控制吸入的空气，系统因此而完善。

反过来，导叶系统现在需要一个可控的集成块来感知环境条件并相应地调整叶片。这是进一步细化。然而，高压空气的输出可能会以意想不到的冲击波冲回压缩机，这成为另一个主要障碍。

因此，压缩机需要安装防喘振泄压阀等二次系统来对此进行控制，并进一步完善该系统。防浪涌系统需要更灵敏的传感和控制系统，带来更精细的工艺。

这样，一项技术（例如压缩机）在性能和使用范围上都得到了极大的提高，但这也是有代价的。随着时间的推移，它只能背负着越来越旧的设备。老子系统和次级子系统为了能够正常运行，必须不断应对各种异常情况，被迫扩大应用范围，并进一步提供大量的冗余设计来预防或应对故障。

除了上述被动解决问题的路径外，另一方面，当一项技术进一步推进时，也会出现主动改进以提高性能。还是在航空领域，为了提供空战条件下所需的额外推进力，专门增加了加力室一体化组件；为了防止发动机着火，专门增加了复杂的烟火报警检测系统；为了防止通风口结冰，添加了除冰成分。

同样，还增加了专用燃油系统、润滑系统、可变尾喷系统、启动系统等。所有这一切反过来又需要控制、传感、仪器和测量系统及其子系统……从而导致无尽的升级。

结果，飞机的性能确实得到了提高。现代飞机发动机的功率至少比惠特尔最初的喷气发动机强大 30 到 50 倍，但它们也更加复杂 - 惠特尔 1936 年的发动机包括一个移动涡轮增压器和数百个零件，而其现代版本已经包含 22,000 个零件。

类似的事情也会发生在汽车行业。油耗的限制和对性能的追求将不断挤压涡轮增压的技术潜力，从而带来新的进步。涡轮增压技术在航空工业的实践似乎预示着它将能够经受住汽车工业的各种考验。

随着发动机小型化趋势的加剧，越来越多的车企在1.0L以下的小排量发动机上采用涡轮增压技术。在对涡轮增压器的需求增加的同时，涡轮增压器的尺寸和空间也在不断增加。布局等要求提出了更加严格的要求，迫使零部件供应商不断提高零部件制造工艺水平，技术门槛不断提高。

行业领导者霍尼韦尔利用其航空航天部门的丰富资源和公司在电动涡轮增压解决方案方面的丰富经验（包括目前积极参与一级方程式赛车和其他全球赛车系列赛），巩固了其领导地位。地位。

霍尼韦尔在电动化下的技术积累和探索，赋予了四大类有前景的应用，极大拓展了涡轮增压器技术的应用领域：

除了内燃机之外，霍尼韦尔的野心甚至瞄准了新型驱动车辆：混合动力和燃料电池汽车。

博格华纳并不甘心落后。除常规产品外，主要推广电动涡轮增压器产品E-，以应对霍尼韦尔E-的竞争。 代替“常规”涡轮增压器的涡轮轮，在电子机动器中安装了一个小型电动机，该电动机加速了压缩机轮。

电子增压器可以单独进行电动驱动，也可以与废气涡轮增压一起使用（高达72,000 rpm，略低于常规的废气涡轮增压，并且比机械增压高得多）。电子助推器主要依靠48V电源系统来为其供电。实际上，现有的12V电源也可以驱动，但是48V是主流。

这项技术使六缸发动机能够与传统的V8发动机相同，同时还提供了更愉快的驾驶体验。

选择较小的发动机后，该技术可以将内燃机车辆和混合动力汽车的燃油消耗性能提高5％-10％。如果与P0混合系统结合使用（能源回收，将在48V系统体系结构下广泛使用），不同的型号可以节省11-21％的燃料，这给人留下深刻的印象 - 您必须知道这是在以下前提下实现的原始系统不会发生太大变化。的。

此外，对于开发工程师而言，电动增压技术的另一个优点是，它可以快速提高更高齿轮的功率输出，从而使发动机的扭矩请求可以很好地满足，并且变速箱不需要反复降档，匹配它更容易匹配。起床...

可以将不同模型的扭矩输出提高30-40％以下，低于2000 rpm，并且响应时间也非常快。第二代产品仅为230毫秒，比普通的废气涡轮增压更敏感，非常适合以低速启动。和快速加速。

从技术角度来看，为了减少排放，始终需要越来越小的位移以及越来越大的压力，以便从理论上减少能源消耗，并且仍然能够为客户提供一定程度的性能。但是，仅凭废气涡轮增压器就足够了。低排放需要更大的提升，但是位移的减少不能造成更大的压力。低位移和大型涡轮增压的结合本身就是一个矛盾。

无论您多么努力地为发动机配备两个，三个甚至四个涡轮增压器，或者您是否有带有可变涡轮机几何形状的涡轮增压器，涡轮滞后始终是不可避免的。尽管压缩机也可以提供一种补救措施，但由于机械损失在较低的速度范围内，它并不是理想的解决方案。

传统的废气涡轮增压器做一件聪明的事情：使用排气的动能驱动桨轮，该轮通过第二个桨轮将新鲜空气泵入发动机。但是有一个问题：桨轮的速度很慢，花了几秒钟才能达到高速并最终提高其性能。因此，在低速下有所谓的涡轮滞后。

结果，电动驱动已经成为用于废气涡轮增压器的救生吸管。从E到达，唯一真正有效的是电涡轮增压器。当然，支持电涡轮增压器的关键是汽车行业需要将传统的12V系统体系结构更改为48V系统，以应对这些涡轮增压器的更高功率要求。

此外，还有另一种黑色技术，该技术进一步发展：它将废气驱动机构和电动驱动装置集成到一组增压器中。通过这种方式，电动增强和废气的增强是直接集成的。 。

尽管有两种方法可以解决减少涡轮增压排放的核心问题：将电动机直接连接到废气涡轮增压器，或在废气涡轮增压器上安装第二个电压。但是只有前者是最好的选择。

该图显示了两个变量，时轴和扭矩轴之间的有趣关系。一个燃烧引擎配备了常规的废气涡轮增压器，请参阅蓝色扭矩曲线，另一个燃烧发动机配备了电辅助的排气涡轮增压器，请参阅红色，橙色和绿色扭矩曲线。

达到最大吸力载荷（T1）后，具有排气涡轮增压器的内燃机落入“涡轮滞后”，从T2到T5的最大扭矩几乎线性增加。当电动机处于停滞状态时，红色的特性曲线显示了带有电辅助废气涡轮增压器的内燃机。由于电动机转子的惯性，电辅助的排气涡轮增压器需要更长的时间（T7）才能达到扭矩跳动。

如果通过集成的永久磁铁同步电动机将电辅助的排气涡轮增压器加速至0.45 nmax，则使用橙色特性曲线的扭矩增加甚至更大。先前确定的“涡轮滞后”不再可检测到。在时间T3时，电动机不再贡献0.45 nmax。此时，扭矩曲线的斜率几乎平行于电动机停用后达到最大扭矩（T6）。可以看出，与传统的废气涡轮增压器相比，电动机支持的废气涡轮增压器具有显着影响（红线变为黄线）。

绿色特性曲线显示，当永久磁铁同步电动机转子加速至0.75 nmax时，内燃机带有电气涡轮增压器的扭矩跳动。与橙色特性曲线相比，没有发生“涡轮滞后”，并且扭矩跳跃的增加立即发生。梯度保持恒定，直到T4达到最大扭矩。从0到T4的时间段比带有常规废气涡轮增压器的内燃机明显短。

与飞机发动机一样，一个更复杂的解决方案是将电涡轮增压器整合在混合系统中，该涡轮增压器在达到所需的压力时通过制动涡轮增压器叶轮来恢复能量，而不是泵送废物通过废物门排出的多余压力。通过适当的努力，电动涡轮增压器可用于减少能源消耗并最终减少有害排放。

在柴油发动机产品中，遇见WLTP是一个巨大的挑战。但是，额外的电涡轮机显着降低了氮氧化物，并有利于排气纯化。电涡轮增压为燃烧过程的设计带来了任何额外的自由度。

但是，废气涡​​轮增压器或额外的电涡轮增压器的实际优势在很大程度上取决于驱动器的整体布局和驾驶员的驾驶习惯。驱动乐趣和燃油消耗之间的矛盾将是一个永恒的话题。

与插电式混合动力车相比，具有圆柱体停用的六缸车和混合动力驱动器对涡轮增压器的动态和控制完全不同。

例如，在节能米勒周期运行的汽油发动机需要可变的几何涡轮增压器（VTG）。尽管自柴油发动机时代以来，它的原理就已经众所周知，并且是标准的，但它们的开发和对汽油发动机的适应性直到最近才成功。

动力总成的电化将大大促进涡轮增压技术的多元化。因此，没有人会促进涡轮增压业务。相反，它将带来更多的竞争和机会。未来仍然具有挑战性。从这个角度来看，涡轮增压器的黄金时代尚未到来，并且可以预期未来。

硅

下一代战

目前，就年产率而言，霍尼韦尔，博格瓦纳，三菱重工业， 和Bosch 的前五名涡轮增压器制造商共同占全球市场份额的90％以上。仅霍尼韦尔就占全球市场份额的约28％，使其成为世界上最大的涡轮增压器制造商。

TMR分析师预计，从2016年到2024年的预测期内，全球汽车涡轮增压器市场将增长10.1％。到2024年，这一数字将增长到203.5亿美元。但是，业务不是“可持续的”

在10年前开始的全球市场状况中，发展和竞争创造了一种寡头并存的情况。

涡轮增压器的市场规模直接取决于汽车内燃机的输出以及内燃机中涡轮增压器的配置速率。 2016年，我国家的汽车内燃机占整个内燃机市场的81.56％，这是涡轮增压器的主要下游市场。

日本和美国排放政策的持续压力使汽车涡轮增压器的配置率远远超过了汽车销售的增长。在2009 - 2016年的短短几年中，全球涡轮增压器的销售额从1700万增加到3800万，到2021年，这一数字预计将达到5200万，而汽车的汽车产量只会达到增长率同一时间。

即使自2018年以来，汽车行业仍面临下降，并且没有影响涡轮增压器的加速和普及。该行业通常估计，到2021年，世界上所有新销售工具中有一半将使用涡轮增压技术。这不仅包括传统的燃料汽车，还包括混合动力。

霍尼韦尔（）预测，到2020年，世界上约47％的发动机配备了涡轮增压器。因此，需要在该领域进行进一步的创新，因为汽车制造商已经设定了自己的目标来满足三种缸发动机的特殊要求，从而节省了燃油，以提高具有更好的空气动态特性的四种缸发动机的性能，并且未来的未来，将来还将实现“现代混合动力组件的充电和能源回收系统”。

霍尼韦尔（）对涡轮增压技术的看法是，随着全球燃料储蓄紧凑型类型的持续发展以及中型汽车的发展，到2020年，涡轮增压三缸汽油和柴油发动机的平均年增长率为30％。这意味着未来五年将出售700万台涡轮增压三台涡轮机。到2020年，四缸发动机将继续占涡轮增压轻型车辆的75％。

为了满足二氧化碳和氮氧化物的需求，三菱重工业认为“发动机开发人员依靠涡轮增压器系统，这将促进涡轮增压器市场的发展。”不久前，三菱涡轮增压器和欧洲发动机MTEE 开设了第二个测试中心。

三菱重型产业还表示，可能的欧7标准不可避免地需要涡轮增压器。

三菱重工业还表示，到2024年，柴油发动机涡轮增压器的份额将下降到近25％。减少可能会发生 - 对于三菱涡轮增压器和欧洲发动机MTEE，这不是问题。

MTEE负责人补充说：“我们的优势是，涡轮增压汽油发动机是我们期望的巨大增长，尤其是在中国。” “也许仅仅几年后，几乎每辆车都会配备涡轮增压电压”

2024年之后，将在全球范围内投放6500万涡轮增压器。在汽油发动机上安装了近75％。中国将成为最大的销售市场，市场份额为60％，而欧洲将上升至21％以上。

由于目前约有20％的欧洲市场份额和每年380万个生产能力，MTEE也将从即将到来的涡轮繁荣中受益。这种开发的推动力之一是减少燃油消耗和排气排放，同时改善驾驶性能。

涡轮增压的主要竞争对手，电池技术的开发并不十分清楚。三元锂电池的性能不平衡。改进的技术路线也正在同时探索。实心锂电池还需要大量基础研究技术研究。问题在于，在任何技术发展的过程中，总是遇到理论限制的那一刻：

例如，光刻方法最终将受光的波长限制。例如，在雷达开发的早期，人们不断尝试以较高的频率传输信号，以便他们可以更准确地识别目标，但是他们无法在高频处高频保持稳定的功率等待...同样，电池技术也进入了一个分阶段的瓶颈，并且技术障碍使市场投资者感到恼火……为了进一步发展，遇到的每一个瓶颈我们都必须认真对待。

令人沮丧的是，局限性是不可避免的。这也为燃料汽车和混合动力汽车提供了历史机会。借助涡轮增压技术完成了新的技术进步，酿造了新的优势，以积累下一轮狙击纯电动汽车的能量。

超过

邀请写信：徐宗宗