增壓器的由來自然吸氣發(fā)動機從來都沒有吃飽過大家都知道F1比賽是全球最高規(guī)格的賽事,目前使用的是2.4升V8自然吸氣引擎。不過其實早在1977年,雷諾車隊就引入了渦輪增壓引擎,F(xiàn)1從此出現(xiàn)了渦輪增壓式與自然進氣式發(fā)動機并存爭霸的局面,后因渦輪增壓馬力太大,被國際汽聯(lián)在1989年停用,以自然吸氣引擎取代。以上例子就是最對增壓發(fā)動機最直接的理解,其作用就是增加馬力。我們知道汽車發(fā)動機需要將空氣吸到氣缸里面,壓縮后燃燒,但問題是發(fā)動機真能吸滿一氣缸的新鮮空氣嗎?事實上是不可能的。首先是空氣濾清器的阻力。發(fā)動機的空氣濾清器就好比我們戴上一個口罩,呼吸的時候自然難受了不少,吸入的空氣自然也沒有那么多了。此外就是油門。所謂的油門就是橫在進氣管的一塊板,這塊板被稱為“節(jié)氣門”板張開的角度越大,允許通過的空氣就越多。不過由于這塊“板”本身就占據(jù)了進氣管的一定面積,因此即使開度再大也有不少損失。所有這些因素加起來導(dǎo)致發(fā)動機能夠吸入空氣的實際比例只有氣缸實際容量的7-8成,也就是說自然吸氣發(fā)動機一直都沒有吃飽。汽油機對油門的控制是通過“節(jié)氣門”控制進入發(fā)動機的空氣量,從而控制發(fā)動機功率輸出的。由于這個“節(jié)氣門”增加了進氣阻力而且產(chǎn)生了負壓,讓發(fā)動機始終不能吸飽氧氣,同時還因為吸氣阻力而消耗了一部分功率。因為自然吸氣發(fā)動機一直不能吃飽,所以增壓也就很自然地被工程師想到用來挖掘發(fā)動機的潛力。從這個角度上來說,增壓并不是硬往氣缸里塞空氣,只不過是幫助發(fā)動機充分發(fā)揮其能力而已。增壓有什么好處增壓首先的好處就是解決了自然吸氣發(fā)動機本身固有的缺陷——永遠吃不飽。因此,在相同的排量下,增壓發(fā)動機能夠發(fā)出更大的功率,滿足更多的需要。這是從功率輸出的角度上說的。反過來說,就是可以用更小排量,更輕的發(fā)動機代替以往更大排量發(fā)動機才能做到的工作,由于更小的發(fā)動機各種摩擦面積小,重量輕,本身運轉(zhuǎn)起來消耗的能量自然就少,效率也就提高了,完全順應(yīng)了當下節(jié)能環(huán)保的潮流增壓的壞處首先由于發(fā)動機燃燒壓力增大,排氣溫度高,對缸體結(jié)構(gòu)和耐熱材料要求更高。空氣被壓縮后溫度會升高,這是我們一般人都知道的常識。對于增壓發(fā)動機來說,被加壓的空氣溫度會急升70-100度,被燃燒后的排放溫度也會更高,高溫導(dǎo)致機件失效和耐用性急劇下降,早期材料則難以解決這個問題。此次是噪音,增壓器都有高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子速度從幾千到十幾萬都有,高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生很大的噪音。廢氣的能量發(fā)動機在燃燒后的混合氣體叫做廢氣,不過這個廢氣其實其實還是蘊藏很大能量的。正常發(fā)動全負荷工作時的排氣溫度大概在750-900攝氏度。排氣壓力視乎發(fā)動機的工作狀態(tài)而定,但往往具有數(shù)倍的的大氣壓力值。這些廢氣在排氣門打開的瞬間,流速可以達到500-700m/s,這個動能是相當大的,不利用可就浪費了。渦輪增壓器 原理很簡單 工藝極復(fù)雜一,發(fā)動機排出的廢氣,推動渦輪排氣端的渦輪葉輪(Turbine Wheel),并使之旋轉(zhuǎn)。由此便能帶動與之相連的另一側(cè)的壓氣機葉輪(Turbine Wheel) 也同時轉(zhuǎn)動。二,壓氣機葉輪把空氣從進風(fēng)口強制吸進,并經(jīng)葉片的旋轉(zhuǎn)壓縮后,再進入管徑越來越小的壓縮通道作二次壓縮,這些經(jīng)壓縮的空氣被注入汽缸內(nèi)燃燒。三,有的發(fā)動機設(shè)有中冷器,以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度,防止發(fā)動機產(chǎn)生爆震。四,被壓縮(并被冷卻后)的空氣經(jīng)進氣管進入汽缸,參與燃燒做功。五,燃燒后的廢氣從排氣管排出,進入渦輪,再重復(fù)以上(一)的動作。
渦輪的作用是將廢氣的動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)軸的高速旋轉(zhuǎn),葉輪的作用是對空氣進行壓縮,因此兩者的形狀是完全不同的的,氣流的運動方向也完全不一致。由于渦輪承受的是發(fā)動機高溫高壓的廢氣,所以對材料的要求極高。渦輪增壓真的有“遲滯”嗎“渦輪遲滯”曾經(jīng)是最為用戶詬病的缺點。所謂的遲滯是我們踩下油門踏板那一刻,到發(fā)動機輸出相應(yīng)功率所需要的時間。實際上所有的發(fā)動機都會存在這個遲滯,只是多少而已。因為如果您仔細感覺的話,都可以感覺出來。我們在踩下油門踏板的瞬間,發(fā)動機需要吸入更多的空氣、調(diào)整噴油量,這些都需要時間。因為早期的渦輪增壓發(fā)動機在“遲滯”方面表現(xiàn)突出,因為被廣為認知。那么渦輪的遲滯是從哪里來的呢?一是渦輪轉(zhuǎn)動的慣性、要將其加速需要時間;二是轉(zhuǎn)軸和軸承之間的摩擦;最后就是因為葉輪攪動空氣所形成的阻力了。在這三個因素里,葉輪攪動空氣所產(chǎn)生的阻力是最為主要的。正是因為整個渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提升需要時間,葉輪越大,增壓值越大,所需要的加速時間就越長,形成的“遲滯”就越明顯。改善渦輪遲滯的方法有很多,一方面可以借助直噴技術(shù),間接提升低速時的扭矩特性,從而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速上升,增加廢氣能量推動渦輪,減少渦輪遲滯。另一方面,可以通過減少增壓值,減少整個渦輪轉(zhuǎn)子的尺寸和重量,一方面可以減少慣性和摩擦,更為重要的是減少了葉輪阻力。
早期的渦輪增壓發(fā)動機由于沒有直噴的幫助,加上為了追求性能而采用高增壓大渦輪,遲滯現(xiàn)象相當明顯?,F(xiàn)在的渦輪增壓發(fā)動機普遍采用直噴技術(shù),另外采用低增壓技術(shù),渦輪遲滯現(xiàn)象已經(jīng)得到很大改善,在日常普通駕駛幾乎難以察覺,唯有在急加速時方能有所察覺,但這種遲滯現(xiàn)象和自然吸氣發(fā)動機在加速時的動力提升緩慢又有多大區(qū)別呢?(除非你開大排量自然吸氣)目前的低增壓直噴渦輪發(fā)動機的“遲滯”現(xiàn)象根本不能和早期的高增壓發(fā)動機相比,只不過由于遲滯的說法已經(jīng)存在多年,先入為主而已。渦輪介入的說法準確嗎我們經(jīng)常會在聽到“渦輪介入”的說法,例如大眾1.8T發(fā)動機在1500轉(zhuǎn)的時候能夠達到最大扭矩250牛米,通常的說法是“渦輪在1500轉(zhuǎn)的時候介入”。事實上這一說法并不準確。其實只要渦輪達到一定轉(zhuǎn)速,葉輪產(chǎn)生的進氣壓力高于自然吸氣時的壓力,就可以說渦輪介入工作了,而1500轉(zhuǎn)則是達到了最大的增壓壓力狀態(tài),我們可以稱為渦輪全開。因此,渦輪介入工作的時間遠遠比我們看到的最大扭矩出現(xiàn)的時間要早,但具體在什么轉(zhuǎn)速開始介入則要視乎不同的發(fā)動機而定。
你輕輕一贊
是我大大的動力