汽车上全电控装置越来越多,你认为哪些应该电控,哪些纯机械体验更佳?
其实发动机上面,有很多汽车厂商在探索的电控化的东西,既然这个圆桌是讲所谓“旧能源”,但实质上并不主张大家拉踩燃油和电车,所以我们其实是怀着一些探讨的心态去谈一些启发性的东西。 本期我们来聊聊奔驰AMG one上面的“电控”涡轮(涵盖MGU-H\K等等 所谓“电控”思路)。为什么气门很难电控?甚至气动都很难? 当然,本期还有一个主角,就是AMG one这辆车本身,所以当然免不了要讲电的东西,通过本篇,我也希望大家能懂的,电与油,其实也并非非此即彼。 大家有一个良好心态去探讨问题。
写在前面
有这么一辆车,它可以说是目前全球唯一一台,能合法上路的“F1”。零百2.9 ,破两百只要7 秒,四电机加上F1的心脏,压榨出超千匹马力的同时,整备质量却只有1.6 吨,有人说,它是这个时代内燃机的绝唱;也有人说,它是混动技术的一次破圈。但就在不久前,这款限量275台的神车,却因两次起火,导致库存-2 。

看似偶然的事故背后,也引发了人们对这条源自 F1 的“降维通道”,在耐久与系统集成层面的一些讨论。当你把MGU-K、MGU-H、气动气门这些诞生于赛制边界的技术塞进一辆乘用车时,这面旗帜的意义远超产品本身,但赛道顶尖科技的下放,确实应该在挑战极限的同时,考虑一下乘用车下限的保障。

与此同时,奔驰还要面对更多冰冷的现实,EQ系列销量惨淡,设计不被买账,连号称最有科技感的EQS也难逃清库存的命运。当新能源的叙事逻辑被国产品牌全面书写时,曾经以“内燃机之王”自居的梅赛德斯,似乎正陷入一个时代窘境。本期《懂车老王》,我们就从这辆号称“F1巅峰降维”的AMG one,来聊聊奔驰在电动化命题之下,还能不能找到属于它的“下一次发明”。

首先,先强调一下,我们今天要聊的这辆车,依然属于“虽然买不起却仍需深度了解的hyper系列技术讲解”,其实做这一期也是为了去和网络上凡提到AMG one就跟你扯什么AMG积分之类的炫富话题进行一个技术对冲,因为我更倾向于去讨论关于电驱和燃油之间新耦合方式这类的话题。

你看到的AMG One,其实是人类在本世纪一二十年代能做出来的,最复杂的一辆乘用车,没有之一。也可以说是梅奔F1车队从2014年开始,在赛车上积攒下来的全部遗产,整整八年,从发布概念到真正交车,中间经历过数不清的技术崩溃与制造瓶颈。

一、气动气门?
这辆车搭载了一台中置的1.6T涡轮增压V6发动机,排量不起眼,但身份不简单,是来自F1 W07 Hybrid赛车——最高转速能达到11000转的纯赛用内燃机,名子和F1一样,都叫做PU106C,奔驰官方让他变成合法上路的状态,还真是挺不简单的。

首先这个转速达到11000rpm这个数,本身就很难,因为如果曲轴转速是这个速度,气门的速度按DOHC凸轮比曲轴是1:2的速度来算,传统配气机构里面的气门弹簧几乎也是灾难级的,很多传统弹簧驱动的气门为什么极难做到高转,不光是因为弹簧疲劳耐受度的问题,更可怕的还有一个叫做气门浮动的问题,就是弹簧在极高频率的时候,来不及让气门完全关闭,后果就是这样。

那有人说把弹簧的线径加粗加硬不就得了,但代价就是整体能耗上涨非常不划算,你想一下,驱动凸轮轴的能量从哪里来?不还是来自曲轴链条么,所以羊毛出在羊身上,弹簧到一定程度比如匹配到像7000转以上,再做优化就要动大钱了,这也是为什么高转机相对少的原因,之前本田狂吹Type R的高转也是因为这个,低成本做高价值的事儿。

因为很多厂家到这个点往往就开始妥协,整体会去降发动机的转速,所以现在很多发动机节目为啥这么强调红线,就是这么来的,都是成本框架框出来的结果。 AMG one之所以叫做F1的复刻,就是成本带宽极高,能沿用一些像F1同款气动气门之类的东西。

这种气门是拿一个内部充满氮气的小活塞去代替气门弹簧,当凸轮旋转并迫使气门打开的时候,压缩氮气就等效成了弹簧,当凸轮轴释放这个活塞时,内部氮气迫使活塞回升,让他与摇臂保持接触并逐渐随着需求去关闭气路,解决了弹簧在高转速情况下的疲劳断裂问题,而且还也同时解决了气门浮动。

那么有的小伙伴就说了,气门如果用氮气活塞来驱动,这相当于非常硬的一个弹簧,难道这不会徒增损耗折损效率嘛? 哎,还真不是这样的,因为这个气动弹簧内部的氮气气缸的刚度是渐进性的,实际刚度取决于被压缩的程度,从曲线我们大概能看出来,因为机械弹簧我们大概就是一条直线,气动弹簧则是一个指数型曲线,这里面有一条背后通向氮气罐的气路,阀门关闭时,这个气门气缸整体会非常软,让凸轮相对容易打开气门,而阀门完全打开时弹簧很硬,消除气门浮动的同时还不怎么发热,所以能耗理论上还会节省一部分。

当然,气门弹簧带来的问题就是复杂度极高,不光要带着个氮气瓶,还要加各种阀门管路,这对赛车或许不算什么,跑几圈就进站了,但对AMG one来说后续维修保养简直就是灾难,想象一下每次加油时可能得捎带手把氮气罐子也给充一下,不过这或许是有钱人的享受。最危险的其实不是麻烦,而是耐久度问题,前面所说的优势,只是解决了弹簧在高转速情况下的能耗,而不是耐久,这个东西耐久度理论上是非常差劲的,氮气的这个小气缸之内的磨损也比传统弹簧快得多,更别提高速状态下的气体升温、润滑油污染这些更严重的问题,保养不当的话这套机器是直接歇菜的,那么梅奔的解决方式就是在整个气路中加入高精度的压力释放阀,通过释放阀门内部的小弹簧来控制多余的压力。但还是杯水车薪,AMG one这车的发动机基本上还是非常娇气的。
二、MGU-H
气门讲完我们说说涡轮,刚才说这台发动机型号是PU106C,那么相比A和B来说,C的最大一个变化,就是做了一个分体式涡轮的新型集成,具体位置就是在HOT-V的中心,上期玛莎的MC20我们讲到的是90度夹角结果把涡轮放侧面了,这就是没采用HotV的做法。

奔驰肯定是放中间的,AMG one精髓的点就是在民用级别可以上路的情况下,用到了传说中F1比赛里面非常有名的MGU-H系统涡轮,全称Motor generator Unit-Heat,做到了既可以用来能量回收去发电,也可以当作电动涡轮正向“放电”去解决涡轮迟滞。

我们知道,民用车也出现过电涡轮,但因为传统电机受限于转速和冷却能力,承担的都是转速初段的辅助,普遍只能做到 4~6 万转上下,我印象里奥迪SQ7 搭载过,好像是7kW 左右,后来比较火的是博格华纳的eBooster之前还专门做过他家的节目,也是为了解决起步迟滞,峰值大概是不到五万转,这个大家想听细节的话改天我们细讲。

而 F1 级别的 MGU-H 电机,是不计代价地把转速拉到了 10 到12 万转,取消了传统的泄压阀,实现了全转速段的涡轮响应升级,彻底解决了涡轮迟滞问题,注意我这里的用词,不是优化,而是解决。而且也不用担心有了这玩意儿会影响排气背压,因为这种电机能根据排气顺序与涡轮进行精确耦合,只在功率需求低时回收能量,在全转速区域功率需求高时进行增压功率补充,这种控制方法论是不错的,下放到任何带有内燃机的动力形式上都有很高的价值。包括催生出了耐高温的镍基耐高温合金体系。这也是为什么一级方程式被称为汽车行业皇冠上明珠。
那么AMG one量产后,我又去了解了一下,其实它MGU-H转速有一定阉割,比起F1峰值12.5万转来说,下降到了10万转,这一定程度上照顾了量产的可靠性和耐久,但这个10万转怎么说呢?其实我们知道普通民用车的涡轮很早就可以达到这个数据,像我今年刚拆过的大众EA211 EVO的VGT是18万转,包括之前讲过的奇瑞鲲鹏动力的2.0T的涡轮尺寸大一些,但基本上也都能达到十几万转,因为他们内部是纯机械的,并没有在中间这个轴里面植入电机的需求。一旦加入电机,就要考虑电机定转子的散热、转动惯量、甚至定转子之间因为气隙产生的风阻。

而且刚才我们说什么叫分体式MGU- H,发动机不是纵置中置的么,那就正好将压气侧的Compressor涡轮放在发动机前端冷却,排气侧的turbo涡轮放在发动机后面的这个热段,中间嵌入电机,相当于在发动机中间打一个通道,通过一根和发动机缸体几乎等长的蜗轴 把三个关键零件进行串联。

为什么要这么做?一方面,MGU-H 作为一台高转电机,肯定是要把它和高温排气中间打出一个散热带宽的,因为电机里面的永磁体受不了高温,细长的电机形态设计也可以用轴向长度去抵消匝数少的问题,只要保证磁通总量差不多,电机布局自由度也极高,而转子直径小、形状更细长的这种设计,理论上还可以进一步降低电机的内风阻。那有的小伙伴说了,做成这个样子行吗?

电机放后面,并且用冷端把热端从电机这里给隔开,这个方案是可行的,但奔驰经过论证,压气侧与涡轮排气侧挨得还是近了一些,热量容易通过轴承和壳体传导,而后续的改进型号也就是AMG one的这台106C,还是选择这种将冷端提前+热端靠后的分体布局,这种设计保守估计能让进气温度降低10~15摄氏度,压缩效率提升是更显著的。
然后你再看这个进排气整体的布局,AMG One 特有的头顶的潜望镜形状的进气,正是为了服务于这个Split Turbo 架构的冷段部分,体现了一个进排气被发动机作为隔断的冷热分离、能量通路被中间MGUH贯穿的这么一个工程思路,都是一环扣一环的。

那问题来了,这根长长的蜗轴到底是优化还是负担?这是一个关键问题。乍看之下,这根长轴带来更大的惯性与机械应力,但在MGU-H参与调速后你会发现,它自身惯性反而成了类似飞轮一样的储能容器,当不需要能量输出时,MGU-H能使蜗轴维持一个高转做动能随时进行补充的储能,而且超长的涡轮轴在高频动力反复冲击叶轮时,还可以扭动起来,反而变成了弹性储能的瞬态缓冲,而且这个的轴虽然要应对10万转电机和超800度的工作温度,但它自身依然可以有传统常规涡轮都有的那种浮动油膜轴承,所以设计转速达到了18万转,机械冗余远高于需求。

当然,大家可能也听说了2026之后的赛规又取消了MGU-H,原因有三,一方面,这个东西技术壁垒和成本都太高,把对手都劝退了,过去十年里,除了梅奔和红牛-本田做得算是不错的,其他厂商像法拉利算是中期掉队吧,雷诺一度完全跟不上,而且奥迪和保时捷更是拖了非常之久,第二个原因更可怕,就是研发投了钱,但和普通公路车之间的gap仍然很大,奔驰的AMG one和保时捷那台3.6就算是能得到一些成果.

其他厂家尤其是本田,可以说缺少现实意义,所以FIA想让 F1 吸引更多车企进场,必须清理掉这个“成本黑洞”。第三就是2026的规则必须是更加电气化,动力单元势必要腾出空间去重新分配,配着配着,MGU-H可能就没了。

三、MGU-K
那么除了这个电控涡轮为主的MGU-H,还有一套MGU-K,这个K就是Kinetic,动能的意思,回收的能量来自发动机减速时的曲轴动能,它也是一台电机,单独安在曲轴附近,F1和AMG one的差不多,位于发动机的最下方,采用固定齿比与发动机链接,减速时回收动能,加速时释放能量。

我听说最新的FIA赛规,不光没砍掉这玩意儿,还把它功率翻倍了,有人说,这MGU-K不就一台贴在发动机上的混动P2电机嘛?像我们平常的混动车,收个能、补个力,看起来也没多神吧?
你这么理解在大方向上问题不大。但某些P2或者P3的混动在电机可能和发动机之间会设置一套离合,实现纯电独立驱动。所以这套系统和目前主流的PHEV混动的电机,尤其是P3电机,还是有本质区别的。但你说,有共性吗?肯定也有,比如动能链总调度这个角色,从减速的回收,到加速段的精确加力,电控颗粒度这些验证,肯定和串并联混动系统的能量分流有互相借鉴和验证的领域。而且AMG one除了后轴以外,在前轴是有两台分布式电机的,纯电模式由他们来完成就行了,之前老王讲Hi4-Z的时候,不也给大家讲过类似的应用吗,长城不就是把能量流想清楚了,前桥就可以只放一台电机,补扭的需求给到后桥P4就行了。其实包括比亚迪和吉利还有长安,咱们在混动方面玩的是很花的,能量流我觉得用的比德国车要活分一些。
另外,我觉得这个纯电驱动断开发动机的需求的这种讨论,是不是应该留给保时捷的,还记得咱们之前讲过992.2的GTS,3.6T的动总就是典型的MGU-H+K的理念,但保时捷似乎对纯电有一种厌恶,因为它即便没有前桥的电机,他后桥的K电机也做成了不能单独驱动的形式,发动机停转,K电机必然停转,并不存在纯电EV工况。或许在目前阶段,保时捷认为轻量化比前桥电机更重要。
其实如果放到2026之前的F1赛规来看,最有意思的是看车手根据赛况进行MGU-K和MGU-H进行配合,当时国际汽联暂时没限制死,H电机回收的能量可以直接送到MGU-K上进行直连加力不需要经过ES电池,等同于绕过了赛规的约束。除了车队和车手以及轮胎管理这些主要因素以外,两套系统的联动成为了比赛策略把控的一个看点,你说有的企业为啥连续多年霸榜,说白了就是谁在能量策略这个链路上打得更通透,谁在比赛中就更有利。

有人说这车一套ERS系统下来,成本可能高达100-200万美金,抵得上一些超跑的整车预算了。如果这种说法是真的,那么AMG one的量产,哪怕是量产了270多辆,它的本质可能也不是在卖车盈利,而是试图跟着顶级爱好者一起,用烧钱的形式去打造一座品牌灯塔。
四、前桥分布式电机
接下来我们讲一下这车的前桥,AMG one不是在前面放了两台电机么?他有一个叫做分布式的矢量扭矩控制的概念,什么是矢量扭矩,就是通过纯电动化的方式调整两侧车轮的扭矩输出,不再设置机械差速器,风险在于电气可靠性,前电机最高转速竟然高达5万转。


这两台电机能达到一个高达百分之八十的动能回收率,这个数据还是不错的,但不要和一些车的主动力电机相提并论,因为忽略扭矩提转速是没啥可比性的,因为AMG one这辆车的前电机无论是转子直径还是功率扭矩,都是补充性质的,所以拉到5万转,也是小直径电机这一块的基本操作,技术难度有,但还是可控的。奔驰官方并未披露 AM G One 前桥电机的完整绕组图纸,但结合行业惯例,扁平haripin绕组、48槽配双V结构的布置形式的8极小尺寸永磁同步电机基本上就可以完成这个指标,因为只要扭矩要求不高,转速拉上去是没啥难度的。
五、高功率电池
其实说到动能回收,刚才我们不是说赛制么,即便是2026新赛规,因为FIA 有意维持容量不变,避免“谁电池大谁赢”的投资竞赛,不然F1不就成了FE么,所以这块ES电池的容量依然限制在在4MJ大约1.1kWh也就是一度电左右,但随着MGU-K功率提升将近三倍,相同的电池容量会在1圈内被迅速用尽两到三次,这反而对电池的充放电要求是更高的。
那么在容量上AMG one这辆车显然不受这种制约,但是他依然没有选择去铺一大块续航型电池,而是配了一组 8.4度的功率型电池。这背后其实不是一种折中,而是一种明确的hyper定位:尽可能地模拟 F1的能量节奏,轻量化、瞬时放电密度、电机响应与热平衡都得跟上。
电压平台F1的ERS是400V的,但在AMG one上面,为了满足前桥更高的电机转速与功率密度,更小的电流带来的电缆直径热损耗,更快的充放电能力,梅奔还是坚持上了800V架构,要知道在小小的8.4度电上做到800V架构很不容易,是典型的“一小三高”,小容量、高电压、高倍率、以及高功率,完成的也不是普通PHEV那种高续航的目标。所以极有可能是软包或圆柱的高倍率电池,按照3.7V的电压平台反推的话,800V大概需要216串,单节电芯可能在 5~10Ah 左右?(这个是猜测)电池方面围绕“可控膨胀空间设计”、“局部主动液冷”与“高倍率放电响应管理”的架构。强调的是电池小型化的同时,保障极限性能释放的安全边界和冷却效率,而非一味追求大容量或堆参数。但实际上我看到这个专利的时候,我发现国内品牌已经有这个意思了,大家记得保持关注,后期我们讲国产混动的时候会拿出分析。今后国内混动肯定要做一些顶级车,那么除了身材魁梧的SUV以外,万一去碰混动性能车这个细分,那么这个电池功率的调度哲学,值得进行不断探讨创新的。
结尾
最后老王想说,其实对九成的用户来说,根本分不清“电动化”和“电气化”的区别。前者,是把驱动体系替换为电机,必须依赖高电量、大功率的电池,属于能源范式的跃迁;而后者,是从化油器到电喷、从VVT到电子气门这些逐步“用电替代机械逻辑”的过程,是一场从内燃机主导结构下发生的“慢渗透”。
名称相似,但工程路径完全不同,也构成了今天市场认知与技术之间的断层。如果以技术这个视角来看奔驰,它作为燃油车的发明者,连本期主讲的这个最想在电动化时代立标杆、打前锋的AMG one都是在2026年赛规禁用前,抢着抢着把MGU-H的荣光反复擦拭,这些都说明,奔驰的品牌基因、工程架构乃至客户心理,依然还嵌在内燃机时代的成功范式里的,反过来看,中国新能源市场的一骑绝尘,在梅奔眼里可能也比较刺眼,双方都有自己强大的驱动力维持自己的屁股在哪里。

但至少在国内市场来说,中国新能源的映衬下,奔驰越试图远离发动机这个基本盘,反而就越像在自我否定。EQ系列从EQC到EQS,一路销量暴跌便是用户真金白银的投票。奔驰在“电动化”的赛道上,既没跑赢,也没看清方向,至少在中国这个市场来看,是这样的。下一代的AMG GT XX或许能改写历史?这个我不清楚,也不提前背书了。

大家能发现,无论是梅奔的F1王者地位,还是本期讲到的AMG ONE,核心都不是“变得更靠近电”,而是变得更强。所以我们大胆预测,奔驰的下一步,大概率是用混动打前锋,然后去重构顶端的旗舰,再从旗舰挑选出适合每个层级市场的碎片化零件来降维,可能很难再一刀切地硬蹭纯电话题了,因为纯电的天下怕是已经确立到底在谁那里了,你说对么?我是老王,下期见。
