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斯沃博達的渦輪電氣化使內燃機能夠輕松呼吸

（2025年1月15日更新）

內燃發預算大幅下降時，內燃機面臨著更嚴格的減排和減排要求。名為 Cross Charger 電動廢氣渦輪增壓器執行器為車輛制造商提供了解決方案：從而實現高節能 10% 汽油、柴油和混合驅動系統，性能更強，沒有渦輪遲滯，成本可控。斯沃博達與技術合作伙伴的創新帶來了三個獨特的電動渦輪優勢：介質間隙電機、能量回收和內置模塊化附加概念。高級車 OEM 已批量使用測試 Cross Charger。該系統也適用于乘用車和商用車中的氫能驅動系統。

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從歐洲目前的角度來看，所有的注意力都可能集中在全電動驅動系統上。然而，內燃發動機在全球范圍內遠未過時：根據最新研究，2030年年[1]內燃機也將被用作的一半Zilog代理乘用車的主要驅動裝置-約 5 包括混合動力車混合動力車。商用車也是必不可少的。但必須大大改進內燃機。“我們的 Cross Charger，斯沃博達的銷售和開發總經理針對廢氣渦輪增壓器的新型電氣化解決方案，使汽油發動機和柴油發動機大要求 Christian G?ser 表示。

圖片文字說明: Swoboda采用創新設計Cross Charger它是一種電氣化渦輪增壓器，有助于顯著降低內燃發動機的油耗和有害氣體的排放。圖片：斯沃博達提供

電氣化刺激情緒而不增加排放

該創新暫時提高了扭矩和功率消除渦輪遲滯，最大限度地提高啟動加速度 55% 促進駕駛樂趣[2]：通過電動渦輪升級，測試乘用車駕駛 2.5 秒后達到 55 km/h——以傳統的充電方式為速度 25 km/h。此外，Cross Charger 可顯著降低油耗和排放。在試驗臺測試中，一個 2 柴油機的燃油消耗量降低了高達排放氮氧化物10%（NOX）減少 40%。隨著歐 7 標準計劃于 2025 年實施后，必須大大減少后者，并在發動機加熱時間明顯縮短后。由于盡可能多的車輛類型和應用場景，斯沃博達使車輛制造商更容易實現這些目標： Cross Charger，從插電式混合動力汽車上的小型汽油發動機到大排量商用車柴油機。因此，主要的開發目標是方便系統安裝，成本相對較低。G?ser 說道。斯沃博達通過許多設計和概念細節創新實現了這一目標，這些創新使 Cross Charger 從市場上現有的電氣化量產渦輪增壓器中脫穎而出。

原廢氣渦輪增壓器可保留

通過斯沃博達的創新，現有增壓器可以實現后續電氣化。在這種情況下，執行器被用作精確匹配的附加解決方案(add-on)放置在渦輪增壓器壓縮機葉輪前。因此，它不必從一開始就作為新的、昂貴的增壓器系統的集成組件一起開發。在現有的量產增壓器零件中，高達 90% 我們的解決方案可以接管。但它幾乎不占用額外的結構空間，工程設計合作伙伴 G L innotec的執行董事 Holger G?deke表示，它負責 Cross Charger 技術基礎開發部分。

此外，該附加原理特別適用于渦輪增壓器，在增壓基本機組的基礎上實現不同的功率變形：Cross Charger 提高頂級發動機的功率。此外，它還可以切換到發電機模式并進行能量回收，即將不必要的廢氣能量轉化為電池的充電電流。斯沃博達開發的電子控制系統可直接安裝在渦輪增壓器上或單獨安裝，作為集成解決方案。

介質間隙冷卻電機

壓縮機葉輪前的新安裝位置也給電機帶來了巨大的優勢。它在那里最高 120 在攝氏度的溫度下。因此，可以節省對高溫敏感的復雜冷卻系統或轉子退磁的風險。由于結構類型，渦輪增壓器的旋轉質量僅略有增加（< 5%）。這說明了與傳統觀念的本質區別:在傳統觀念中，電機位于廢氣渦輪壓縮機與空氣壓縮機之間的軸承上，承受最大熱負荷(高達 350 °C）和機械負荷(高達 300,000 旋轉/分鐘)渦輪增壓器部件之一。然而，這種傳統的解決方案也會旋轉慣量 20% 這極大地影響了渦輪增壓器的響應特性。

Cross Charger 電機之所以能夠位于更有利的前進安裝位置，是因為它采用了獨特的設計方法：這種所謂的介質間隙電機在轉子和定子之間留下了很大的空間，使所有吸入的空氣都能流過。作為正面副作用，可以額外冷卻機器。主要部件之間的更大距離不會影響電機的效率- 95% 實現與傳統競爭對手相同的高效率。

清潔能源引起了極大的興趣

Cross Charger 與其他電動渦輪增壓器共享基本工作原理。在低負荷范圍內，即在低發動機轉速和低排氣壓力下，當踩下油門踏板時，功率為數千瓦的電機使進氣渦輪快速啟動：所需的增壓地下室開始。此外，內燃機獲得更多最大扭矩：目前參考渦輪發動機2 380 Nm強化到 475 Nm，僅得益于 Cross Charger。這樣，機組也可以在效率優化范圍內工作更長時間。從而降低油耗。尤其是對于 Cross Charger，廢氣再循環（EGR）提高效率，后處理系統更快地達到工作溫度。兩者明顯減少 NOX排放，尤其是面對歐洲 7 標準。

汽車行業對這一創新表現出相應的興趣：我們目前正在與許多人合作 OEM 談判。一家德國高級汽車制造商正在進行中 Cross Charger 測試新一代內燃機的批量使用，G?ser 稱。無論是燃料電池還是改進后的內燃發動機，電氣化增壓設備也適用于電子燃料和氫能的應用。

[1] IHS Markit 2021年輕型汽車替代推進系統預測年10 月

[2]運動緊湊型轎車 2.0 L GDI 四缸渦輪發動機