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解讀汽車增壓系統(下)渦輪與機械增壓
任飛
原創 · 0瀏覽·2011-07-26 16:38

渦輪增壓機械增壓,是發動機增壓的兩大方式。不同的結構類型,讓兩種發動機有著不同的性格。兩者的工作原理有著怎樣的異同?在下面的文章里會給予詳細的解析。

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渦輪增壓篇

上篇文章講過,渦輪增壓以廢氣為動力帶動兩個渦輪為發動機提供更多的空氣,或者我不說你也知道。但是渦輪增壓這種形式又有什么樣的特點亮點優點缺點呢?往下看。

充分壓榨發動機動力

提到發動機提升動力,首先想到的就是渦輪增壓。沒錯,這是最常見的形式。加一個渦輪,民用車上的渦輪可以將進氣壓力提升至0.5-1bar,將動力大幅度甚至成倍的提升,這個誘惑力很大。而賽車上的渦輪增壓值則更高,可以幾倍提升原始排量發動機的動力。

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一定程度的節油功效

而渦輪增壓最大亮點即是將尾氣動力充分利用,在做功行程之后,發動機排出的尾氣仍有一定動能和熱量,直接排出未免有些浪費,渦輪增壓器正好可以吸收這部分能量,以彌補進氣時的“泵氣損失”。而且尾氣在經過渦輪之后,溫度會有一定幅度下降,這不單純是將內能傳遞給渦輪,很大程度是將內能向動能轉化的過程。這就進一步利用了燃油產生的能量,優化了能耗。

性格有點分裂

渦輪增壓發動機上,渦輪不是始終運轉的,在低速時,渦輪不介入,相當于相同排量的自然吸氣發動機(甚至更低一些,因為壓縮比降低了)。而在1500-2000轉速時介入,強大扭矩隨即輸出,所以在2000-3000轉時就會得到最大扭矩,相當于排量增加,此時發動機就會很“有勁兒”,不用深踩油門,超車和加速依然也可以很容易,而且因為此時轉速并不高,活塞往復次數也不多,摩擦降低,油耗自然表現優異。而渦輪增壓的節油效果不僅于此,在渦輪不介入時的低轉速下,發動機處于相對較低的功率,這在怠速運轉,低速起步和中速巡航時,相當于一臺小排量發動機,油耗自然可以控制了。

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小脾氣與大問題

正因為渦輪不是一直在工作,所以有無渦輪,發動機是兩個性格的,尤其是在低轉速加速時,不會立即得到最大動力,而是經過短暫的轉速提升后,渦輪介入,動力陡增,顯得很突兀,讓人覺得不是很舒服,這就是渦輪增壓發動機的一大通病——“渦輪遲滯”,這在早期渦輪增壓發動機,以及采用了大號渦輪的賽車、改裝車上非常明顯。

而且渦輪增壓器的工作環境可以用水深火熱來形容。發動機排出的尾氣有700-900℃,不假思索,全部吹到渦輪上,而另一端壓氣渦輪那邊也不容樂觀,每分鐘十幾萬甚至更高的轉速的渦輪強烈攪動空氣,除將空氣壓縮而產生的熱量之外,空氣摩擦產生的熱也不容小覷,加上另一邊廢氣的熱量,整個渦輪的溫度都非常高,而且因為這種六位數的轉速,渦輪軸承不同于一般滾珠軸承而采用在潤滑油中浮動的行駛,如果沒有良好的散熱和潤滑,這只渦輪很快就會掛掉,并且因為早期渦輪油封不夠理想而燒機油。這些諸多因素都影響了渦輪增壓在當年的口碑,這就是是為什么渦輪增壓車型要用高級別的機油,為什么早期車型在冷啟動和停車時要低速運轉的原因,也是很多人覺得渦輪增壓“傷不起”的原因了。

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不要太過緊張

其實當前的渦輪增壓發動機已經沒有那么“矯情”了,汽車工程師絞盡腦汁想盡一切解決的方法,VGT可變渦輪截面技術、小慣量渦輪的使用,讓這種感覺不再明顯,停車冷卻循環,更高級別的加工工藝等,讓這些常見的弊病都已經大為改觀。渦輪增壓已經完全適應了這個社會,而不是孤傲的杵在風口浪尖了。

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