#老司机聊汽车知识#

问：

油电混合汽车在混动模式中，或燃油车正常行驶中，能否利用发动机的排气驱动“风电机”发电？

这是位汽车爱好者提出的问题，很有意思但并没有实践与测试的价值；汽车的排气压力很高，以2.0T的发动机为参考，四冲程机曲轴每转两圈做功一次、同时也会排气一次；在中等转速区间内每次做功的排气量是0.5L，那么每分钟转就是每分钟共计排气0.5×＝L，由此可见排气量究竟有多大和排气压力究竟有多高。

其实都不用这么思考问题，增压器的涡轮是不是能达到每分钟超10万转（高标准）？增压器的涡轮就是依靠排气驱动，尾气通过排气歧管先进入增压器的涡轮、驱动涡轮转动之后再进入排气系统；在压力过高的时候还需要泄压，旁通阀就是干这个活的，压力达到阈值后会打开旁通阀让部分气流跳过涡轮直接进入增压器！那么用排气压力驱动发电机怎么就不行了呢。

01问题1·串联不可行

在涡轮增压发动机的基础上串联发电机理论上不可行，因为增压器本身已经造成了排气压力的变化，如果在增压器之后增加一组发电机，内燃机可能会无法正常运行。

排气背压不宜过高，排气系统和内燃机的进气系统实际是连通的；四冲程发动机的第四个排气冲程中会有一个瞬间为“进气门＋排气门”同时打开，以排气压力提高进气量。那么排气背压过高则会造成进气不畅的问题，说白了就是排气系统“堵”了就吸不进气，或只能吸入少量的空气。近期有些合资车的GPF堵塞造成油耗飙升、动力下降等问题，原因正是GPF堵塞而造成排气不畅；在增压器之后串联一个发电机会产生相同的效果，所以串联发电机没有意义。

可行方案是「集成或替代」。

其实集成发电机的增压器早已经有了，其概念是增压器中间体集成电机；这个电机有驱动的能力、也有发电的能力，发电机和驱动电机没有本质上的区别。那么这种增压机就能够实现低转速区间通过电机带动涡轮转动实现增压，也就是所谓的“电子涡轮”；在高转速区间内通过调整涡轮的惯量、综合增压器惯量匹配到合理的标准，也就是不会让阻力过大，这样就能在满足增压效果、不影响排气压力的前提下实现即时发电。

然而这不就是“48V-MHEV”系统的另一个概念吗？

轻混系统是通过皮带连接内燃机曲轴和BSG电机的带轮，通过运转的曲轴帮助BSG电机被动运转发电；在起步加速时还能通过BSG电机输出动力辅助加速，达到的效果实际与增压器集成发电机相同，只是结构更简单、完全不会影响排气压力，但还是会损耗一定量的功率，因为曲轴是发动机的动力输出轴。

所以没有必要在排气系统上“动刀”，发电完全可以通过机械结构来实现；至于替代则是指发电机替代增压器，然而这个方案貌似也不见得可行。

02问题2·替代方案和增程技术

如果用发电机完全替代增压器、以气流驱动发电机运行，那么发电量就是说高不高、说低也足够带动驱动电机……这个发电量是挺夸张的。其标准已经不适合用于燃油车，因为这种车的电路系统只有个容量很小的12V电瓶，以原车1.0-1.5kw的发电机非额定功率运行也只要半个多小时就能充满，用排气系统上的发电机充电着实是浪费资源。

所以这套系统只适合用于混动汽车，也就是在内燃机的基础上增压驱动电机，发电机为动力电池组充电；然而这就没有必要用排气来发电了，直接用内燃机燃烧带动BSG电机不是更好嘛，与其让能量经过一次损耗的气流驱动发电机、用少量的电驱动小功率驱动电机运转，不如让内燃机只用于发电、车辆完全依靠大功率电机驱动，这就是增程汽车。

电机的转化效率高于内燃机2~3倍，让内燃机驱动不如让内燃机恒定转速发电，虽然用油发电有一次损耗、用电驱动还有一次损耗，可是两次损耗加在一起仍要比内燃机直驱驱动的损耗低得多。所以增程式汽车会很省油，内燃机最终只需要扮演增程器的角色；那么在燃烧之后通过排气驱动就显然没有直接做功驱动发电的损耗低了，貌似不论如何都没有通过气流发电的意义。

可以说内燃机的排气只适合作为增压器的动力，以增压器改善燃烧状态即可，“油＋气”是个传统CP；一旦加入了电则是非传统CP，电机的进入就不再需要内燃机扮演主要动力单元的角色了。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

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