作为记者，每当有机会率先试驾一款仍在研发之中，可能世上绝无仅有的技术演示车时，我总是精神高度集中，而如果这一切又发生在英国北部海岸泥泞的乡村道路上，则又会给我的经历平添了更多风味。

 

正是在这样的环境之下，Torotrak公司向《汽车工程》杂志展示了公司旗下新款V-Charge增压器的无穷潜力。具体来说，V-Charge是一款由传统皮带轮驱动的CVT控制机械传动可变压强增压器，其压缩器转速不受发动机转速的限制。此外，这款增压器还经过专门设计，可提供低端扭矩并解决小型汽油发动机存在的涡轮滞后问题。

 

Torotrak公司选择采用一款1.0L福特福克斯（Ford Focus）作为技术演示平台（Torotrak正在与福特合作开展该项目），展示V-Charge增压器的非凡潜力。据了解，目前这款技术演示车正在欧洲各地进行路演。

 

Torotrak集团业务开发经理RichardDunne表示，为了满足欧VII排放标准的要求，多家公司均将目光转向了米勒循环发动机，V-Charge也顺应趋势采用了小型化设计。目前，英国巴斯大学正在进行相关独立测试。

 

Dunne解释说，要“无中生有”一直都是工程师面临的挑战之一。V-Charge增压器并不能减少常规1.0L发动机的燃耗，这并不是我们的首选计划。但相比同样常规的1.5L福特西格玛（Sigma）系统，V-Charge预计最高可节省12%的燃料消耗，并同时降低相当比例的CO2排放。

 

V-Charge增压器并不需要求助于48V轻混合动力技术，而是采用了一款现成的标准压缩器。Dunne表示，与e-boost系统不同，V-Charge系统可以实现持续增压。他说，“这并不复杂；这款可变压缩比牵引驱动器就是一款微缩版的CVT变速器，而我们CVT技术已经得到了大家的认可。”据了解，V-Charge系统的重量约为6公斤（13.2磅）。

 

试驾

 

在本次试驾中，这款手动福克斯演示车由本文作者驾驶控制，而Dunne则使用笔记本控制开关，从而直观地对比发动机在是否使用V-Charge系统时的性能差异。据了解，这款福克斯采用的涡轮增压器比标准EcoBoost单元略大，可提供110kW（147hp）的输出，比后者高18kW（24hp）。

 

经过试驾，V-Charge的性能在以下情况下体现最为明显：首个陡坡、十字路口的起步、三档下发动机转速降至1000转时的90°转弯等。发动机的低转速和高扭矩（相对）配合非常默契，一般不需要换到较低档位。

 

对于一款输出在92kW（123hp）的常规福特3缸发动机，其在1000转时的基线额定扭矩为100Nm（74 lb·ft），1400转时的基线额定扭矩为170Nm（125 lb·ft）。在使用V-Charge之后，以上两个数据可分别提升至145 N·m (106 lb·ft)和240 N·m (177 lb·ft)，输出水平与1.5L的4缸发动机相仿。这种增压器最合适重量在1289kg（2841lb）左右的C级或小型车。

 

Dunne解释道，由于V-Charge的变速比为10，因此可将转速在1100转的发动机提升至10,000转到100,000转之间。该系统经过专门设计，可在发动机的较大转速范围（怠速到2500转）内保持最高效率，具体可采用逐渐降低的方式避免过度增压。据了解，V-Charge系统可在400ms内完成增压。

 

此外，这款增压器的工作过程非常安静。Dunne表示，V-Charge的工作噪音比与同级别的罗茨式增压器小97%，因此可以轻松安装在发动机后方，无需专门采取降噪措施。

 

V-Charge增压器通过一款电动促动器调整增压比，而非液压控制，因此可以在最大程度上减少寄生损失。CVT系统选用了性能有保证的牵引液，不存在金属部件直接接触的情况。V-Charge的增压比范围为0.28至2.82:1。当没有增压需求时，车辆可将V-Charge的增压比可降至最低水平，并不需要断开离合器。

 

这款V-Charge采用了一款非标准涡轮，以提升发动机的最大功率输出，但Dunne并未透露涡轮供应商的名称。通过试驾我们可以感受到，如果不使用V-Charge，福克斯演示车在较高档位，发动机转速较低时明显动力较弱。

 

V-Charge增压器经过专门设计，可提供高达17kW（23hp）的持续功率容量。

 

据称，由于系统本身会增加发动机的负载（约100W），因此当采用V-Charge系统时，1.0L发动机的燃耗和排放均比采用V-Charge之前高2-5%，但1.5L发动机的燃耗和排放数据均降低12%左右。

 

成本与VGT可变截面涡轮增压器相仿

 

由于Torotrak公司本身并不是制造商，因此可能会将V-Charge技术出售或许可给一级供应商使用。公司首席技术官Doug Cross表示，V-Charge的成本与VGT相仿。

 

“在确定成本效益比时，我们必须把所有成本都考虑在内。”Cross告诉《汽车工程》，“当你把一项技术卖给厂商时，消费者最终需要买单的价格很可能比你当初的技术转让价格高一倍。”但由于V-Charge可以提高发动机性能，因此一些厂商可以选择用成本更低的3缸发动机替代4缸发动机，从而在不牺牲性能的情况下节约一些成本。

 

Cross认为，考虑到这些因素，事实上应用V-Charge增压器可能仅会少量增加成本，甚至还有可能为厂商节约成本。

 

Cross曾效力于雷诺和丰田的F1车队担任发动机设计经理，也是KERS开发供应专家公司Flybrid（目前为Torotrak的一部分）的联合创始人。

 

最近，福特宣布，公司计划在2018年为旗下1.0L 3缸发动机配备气缸钝化功能。Cross认为，V-Charge可为气缸钝化技术提供有力补充。

 

可兼容米勒循环发动机

 

过去，只要提到CVT技术，人们总是会担心系统中的牵引液在极端低温下的表现。Cross解释说，“我们已经通过大量研发工作，成功开发出了一种在零下30ºC时仍能保证泵送性能的牵引液产品。”

 

Cross表示，考虑到很多开发商都在进行米勒循环发动机（或类似产品）的研发，因此V-Charge一定要能够与这种技术兼容。

 

虽然过去V-Charge的“用武之地”主要是汽油发动机，但事实上这种增压器也同样适用于涡轮增压的柴油发动机，可在油门踩到底时克服瞬时载荷步带来的负面影响。

 

为了满足驾驶员的需求，厂商一般会减少对EGR（尾气循环系统）的使用，从而导致车辆的NOx排放激增，或者通过额外给油推动涡轮的旋转，从而造成燃料燃烧不充分而带来的尾气排放。

 

“因此，这就是在颗粒物和氮氧化物的排放之间进行权衡，”Cross表示，“对于柴油发动机来说，车辆大约40%的NOx排放均源自瞬间给油活动。但如果采用持续运行的V-Charge增压器，系统可通过调整增压比，轻松提供额外的增压。这并不会影响对EGR系统的应用，而且无需增加燃料用量。”

 

截至目前，Torotrak尚未完成V-Charge系统在柴油发动机中的测试。但Cross相信，V-Charge一定可以有效解决柴油发动机的NOx排放激增问题。