电动时代,奥迪的「动力革命」

摘要

先搞定新能源,自动驾驶我们不着急。

在德国慕尼黑机场,T1 航站楼和 T2 航站楼之间,有一块 700 平米的展厅,从 1998 年就开始了运营,仅 2016 年间,就有约数十万的人造访这里。

它的名字叫「myAudi Sphere」,是奥迪的展厅,所有的顾客、客户和奥迪的经销商可以在这里了解到这家车企的最前沿零售方案,当然还有很多最新的展车,日内瓦上那台性能版本的 Q8 Sport 概念车就在这里躺着,真的是恨不得你一下飞机就先逛一圈,感受一下德国汽车制造的魅力。

P5050596.JPG

但在看到这些的时候却不得不带着一个疑问:电动时代,在德国,像奥迪这样的大厂在动力方面究竟在做什么?还在固执的提升内燃机的效率,亦或是已经做好的转战电动化的准备? 而这又会像手机时代诺基亚,还是 HTC 那样大刀阔斧的转型?我们来扒一扒奥迪在动力系统方面所做出了哪些改变。

啃「老本」?内燃机里的再创新

说到奥迪的动力系统,不得不先提到经典的 TFSI 和 TDI 发动机,简单解释下: 

  • 「TFSI」则是带涡轮增压(T)的 FSI 引擎,简称 TFSI,FSI 即燃油分层喷射引擎(Fuel Stratified ion)。
  • 「TDI」是英文 Turbo Direct ion 的缩写,意为涡轮增压直接喷射柴油引擎。

这两款已经成为现在奥迪车型中的主流发动机产品,但奥迪依旧在不断的改进这项技术。

举个例子,增压技术,它就是为了让燃烧效率达到尽可能极致,但是很多时候,新技术总有「副作用」。虽然涡轮增压技术早已经应用于各类车型中,现在逐渐普及度也很高,优点不多说,但缺点很明显,首先就是响应延迟,其次,涡轮将废气作为动力,废气的高温高压同时会让进气温度升高从而密度降低,影响燃烧效率。

所以为了解决这些「副作用」燃烧多数解决方案就是加个中冷器进行冷却,但这却增加了涡轮发动机的重量,同时可靠性也受到影响。奥迪想了一个好办法,使用电动压缩机(EPC):简单说就是辅助废气涡轮的电动涡轮,可以保证低转速的泵压效率,并减少涡轮迟滞。

1280x0_0_autohomecar__wKgH41d75kaAeKk3AAGqDR-tEnU833.jpg

EPC 可在断电状态以及低发动机转速启动时支持两台涡轮增压器同时工作。EPC 位于增压空气冷却器后面的旁路内,其内部集成了一台紧凑型电机,该电机可在不到 250 毫秒的时间内将压缩器叶轮加速到每分钟 70,000 转的转速。

而除了电动压缩机(EPC),AVS(奥迪可变气门升程系统),VTG(可变几何涡轮)、EGR(低压废气再循环)系统等等,甚至沿用严格的轻量化原则,改善气缸壁上所采用的特殊涂层,奥迪在接近所能的一点一点压榨燃油发动机的极限,通过严谨的新的技术不断的弥补传统燃油发动机米勒循环的不足。

集团协同效应「V 型发动机战略」

而在鼓吹「自动驾驶」的这一波热潮中,言辞激烈的总会有这么一个观点「汽车厂商这么多年所在广告中宣传完美的驾驶体验,其实在现在是一个伪命题,现在驾驶对我们来说反而并不友好。」

但未来除了自动驾驶汽车之外,还有一类车并不一定会被自动取代,那就是带给你更强烈的「驾驶体验」的高性能赛车,所以这也是为什么你看到很少有超跑公司去宣传自动驾驶,当然奥迪也看到了这个机会。

所以说到奥迪的 V 型发动机,它从诞生至今已有 29 年的历史——1988 年,3.6 升八缸发动机首次出现在奥迪 V8 的车中。90 年代发动机技术得到迅猛发展之后,2000 年,更是诞生了一颗耀眼的明星产品:安装搭载于在奥迪 RS 4 Avant 车中上、排量为 2.7 升的 V6 双涡轮增压发动机,这款发动机的功率和扭矩分别达到了 279 千瓦(380 马力)和 440 牛·米,刷新了当时中型车的记录。

如今,奥迪在 A4、A5、A6、A8、Q5、Q7 等所有基于 MLP(纵置模块化平台)的系列车型上均采用了 V6 和 V8 发动机。

而奥迪和保时捷正在发动机的研发领域开展密切合作:两个豪华品牌在其车型中都采用了强大、高效的 V6 和 V8 火花点火发动机。这可以说作为同是隶属大众集团的公司,这次合作是一个集团内的协同效应,而未来这种模式还能够降低生产成本,为生产线带来了经济效益。

635640900436843614-audi-a7-vs-porsche-panamara-intro.jpg

奥迪动力总成开发主管尼古拉·阿尔代(Nikolai Ardey)表示:「虽然奥迪和保时捷的目标客户都分布在中高端细分市场,但这两个品牌对其他客户群体也具有吸引力。在这样的情况下,让两个品牌共享某些技术和工程任务不仅合情合理,而且也是符合需求。」

奥迪负责研发新一代 V6 火花点火式发动机(代码 EA 839),保时捷则负责研发新一代 V8 发动机(内部代码 EA 825)。目前,这款发动机已应用于 Panamera 涡轮增压车型。奥迪也计划在其新一代旗舰 A8 车型上采用这款发动机。V6 TFSI 发动机包括 3.0 TFSI 版本以及高性能的 2.9 TFSI 版本,发动机都是由奥迪牵头研发,同时保时捷也在使用。

特别的「轻度」混合动力技术

电动时代,除了改进现有产品,整合资源之外,当然要有所作为,奥迪也正在开始推进驱动系统电气化进程。

2017 年年中,全新轻度混合动力车(MHEV)将开始加入产品线。目前奥迪有两种 MHEV 驱动系统。

  1. 四缸发动机将采用我们熟悉的 12 伏电气系统。
  2. 六缸和八缸发动机以及 W12 气缸组则将采用全新 48 伏系统,并作为车辆主电力驱动系统。

主要和大家说说这个全新 48 伏系统。这项新技术在柴油发动机和汽油发动机上都可以适用,先说它的两个优点:

  • 可在新欧洲驾驶循环(NEDC)中将 V6 汽油发动机的油耗降低多达 0.7 升/100 公里。
  • 与发动机内部的其他能效技术不同,这套 MHEV 驱动系统将提升驾乘舒适性,因为它们可在最高车速为 160 公里/小时的较大车速范围内静音滑行。

其实早在今年的日内瓦车展上,奥迪以奥迪 Q8 运动概念车展示了其新技术的潜力。其 48 伏电气系统集成了进一步开发的 MHEV 驱动系统以及之前我们提到的电动压缩机(EPC),这两个组件搭配使用,将汽车的动态水平提升到了新的高度。效率也得到了提升——在驻车时的低速下,该车也可以依靠电力驱动。

奥迪在全新 A8 中的轻度混合动力驱动系统包含两个中心组件。

  • 一个组件是位于发动机前端的一个皮带传动发电机启动器(BAS)。它可以产生高达 12 千瓦功率、60 牛·米扭矩的回收水平。
  • 另一个组件是充电容量为 10 安、恒定电压为 48 伏的锂离子电池。

屏幕快照 2017-06-16 下午4.59.29.png

在新款大型轿车中,新研发的 48 伏动力系统是车辆主电气系统,12 伏电气系统当然也在。而这套系统可以让我们在车速为 30-160 公里/小时时,停止加速,车辆可以在发动机完全关闭的情况下滑行 45 秒。在缓慢滑行期间,起停系统将从 22 公里/小时开始。

而这里还要提到一个奥迪的「黑科技」,其实在许多情况下,减速期间的能量回收将比滑行更高效。所以为了确定两者中哪个更高效,奥迪 A8 的驱动管理系统使用了前置摄像头,以及来自预测式效率辅助系统的数据、存储在导航系统中的路线数据和由高度联网传感器组提供的其他数据,来进行多重的判断。

P5050728.JPG

从中期来看,奥迪计划将泵和压缩机等辅助装置转换为 48 伏电气系统,然后根据要求进行更精确的控制,同时让它们具有更轻量、更紧凑的结构。但它同样为例如车窗加热或音响系统供电。不过,小型装备,比如控制单元或灯,还是会使用原有的 12 伏系统。

奥迪正在将 48 伏电气系统和 MHEV 技术投入量产。未来几年内,其他奥迪系列车型也将步入新轻度混合动力车型范围。新的架构可实现更大的功率和扭矩,创新的功能将可以节省更多燃油,同时达到越来越收紧的排放标准。

油箱里的革命

当然最后不得不提到奥迪的「tron」家族,奧迪 A3 Sportback e-tron 插电式混合动力汽车在国内的上市,让更多的人了解到了「e-tron」这个名词,其实奥迪不光有「e-tron」,还有「g-tron」和「h-tron」,分别代表了 CNG 天然气,和氢燃料电池技术。

所以这个「tron」并不是指某款车型,而更像是能够代表奥迪转型车型的符号。除经典的 TFSI 和 TDI 发动机以外,奥迪确实正在把更多资金投入研发替代驱动系统。「e-tron」可能大家已经有所了解了,这一次,我们聊聊这个备受关注的「g-tron」车型,它是使用天然气或压缩天然气 CNG 驱动,同时生成奥迪 e-gas,最终目的是为了实现车辆出行的碳中和。

P5050752.JPG

但简单来说,这辆车和就是我们国内的后改装使用天然气的出租车是一个道理,同样采用的是 CNG 天然气,但奥迪的还希望这个天然气的来源依旧是纯净的,实现真正意义上的碳中和驾驶,所以有了奥迪 e-gas:

工厂使用可再生能源产生的电力将水分解成氧气和氢气。在中期,氢气也可以作为燃料电池车的燃料。然后氢气与来自周边垃圾沼气厂的二氧化碳发生反应,生成甲烷或奥迪 e‑gas。

Audi e-gas project_A171634_large.jpg

当然还有福利是,奥迪将为在 2018 年 5 月 31 日前订购 g-tron 车型的客户保证三年碳中和燃料供应,作为车辆标配。另一个好处就是在天然气运行状态下,奥迪的 g-tron 车二氧化碳排放量将降低 80%。

但可惜的是目前还没有引进国内的计划,奥迪官方人员给出的解释是虽然国内有很多加气站,但目前多数并不开放给大众,需要协商,所以暂时还没有这个计划,但不排除未来有可能落地。

虽说和烧天然气的出租车是一个道理,但奥迪在 A4 Avant g-tron 和 A5 Sportback g-tron 两款车型的后部加装了四个圆柱形 CNG 气罐,因此每个气罐都有其特定尺寸。同时它也有一个 25 升容积的汽油油箱。

A4 & A5 G-Tron Antriebsstrang_03.jpg

但这么多东西装进去,后备箱是不是没位置了?这就要说到「原厂」和「后装」的区别了,虽然取消了备胎凹座,蓄电池从后备厢移至发动机舱,但四个气罐在最初设计的时候就融入到了车的内部结构中,所以最后保留了一个完整的后备箱空间,你根本看不出来这是一台依靠天然气驱动的汽车。

当然除了气罐的改装,奥迪在这台车的引擎上也下了很多功夫,活塞和气门经特殊改造后适用于天然气运行,实现最佳压缩比,并且采用奥迪开发的高效「B-Cycle」燃烧过程。

当然,这辆车也背负这奥迪沉重的期望,今年 5 月初,大众汽车集团、加油站运营商和供气网运营商宣布签署有关加大 CNG 汽车项目力度的联合意向声明。其目标是与其他汽车制造商一起,在 2025 年之前将德国的 CNG 车辆规模扩大十倍,达到 100 万辆。同时,到 2025 年前,将德国的加油站网络将从目前的 900 家站点扩大到 2000 家。

其实除了 e-gas 项目以外,奥迪还正在研究其它可持续燃料:奥迪 e-fuels。奥迪 e-diesel、奥迪「e-benzin」(e-gasoline)和奥迪 e-ethanol 都是最新一代的合成燃料。所有这些燃料的生产过程吸收了大量汽车运行期间排出的二氧化碳——即二氧化碳被回收利用。

其实 20 多年来,乘用车的油耗和排放水平已经在新欧洲驾驶循环(NEDC)中得到确定。但在 2017 年 9 月,该测量程序将为 WLTP(全球统一轻型车测试程序)所取代,目的是为了体现更符合欧洲新的交通和驾驶条件的实际数据。

这套新标准也能比以往更加真实地体现出排放水平和燃油消耗率。而在这之后就是征税的基础,政策的变动,于是这也能够感受到奥迪不遗余力的做这些新的项目的意义。

另一方面,也许就像我们当时鼓吹电商平台一样,相信终究会取代线下渠道,但到头来我们发现依旧是线下渠道霸占这大头,取代道阻且长。新能源汽车也一样,全球燃油汽车巨大的保有量让转型这件事并不能像智能手机一样快速普及开来,所以为了奥迪目前的改进更多的还是以燃油为主,竭尽所能来压榨燃油发动机的效率,而新的 48 伏电机更多的作用也是在辅助提升燃油车效率,同时优化驾驶体验。

除了这些尝试,在 2020 年前,我们也能看到奥迪将推出的 3 款全新的纯电动 e-tron 汽车,其实对于动力系统技术的布局,相比对于自动驾驶的需求对奥迪来说更加迫切,而在众多大厂中奥迪的这场「动力革命」已经不容忽视。

打开极客公园App阅读更多内容

最新文章

极客公园

用极客视角,追踪你最不可错过的科技圈。

极客之选

新鲜、有趣的硬件产品,第一时间为你呈现。

顶楼

关注前沿科技,发表最具科技的商业洞见。