什么是涡轮增压?
发动机工作的两个要素:空气和燃料。无论如何设计发动机,都要围绕这两个要素。如果想提高发动机的功率和扭矩,无非就是提高发动机的供油和进气。增加供油量容易,增加进气量难。因为空气具有特定的物理特性,单独自然吸入的能力是有限的。于是,曾经在柴油机上大获成功的废气涡轮增压技术被移植到了汽油机上。
发动机排出的废气是高温高压的,通常通过三元催化、消声器、排气管排出车外。废气涡轮增压发动机利用废气。通过一个位于排气管中的涡轮,废气的压力可以带动涡轮高速旋转,通过一个联动装置,涡轮又可以带动另一个位于进气位置的涡轮高速旋转(最高可达每分钟数万转)。进气涡轮通过旋转压缩新鲜空气,大大增加了其密度。高压气体的温度很高,不适合发动机燃烧,需要通过中冷器冷却后再供发动机使用。通过涡轮增压,可以大大提高发动机的功率和燃烧效率。以1.8T为例,可以相当于一台2.3自然吸气发动机。小排量大功率代表了当前发动机技术的最高水平。
最重要的是,发动机的最大扭矩可以从1,750-4600转保持在最大210,即发动机扭矩曲线呈现平台结构,这是汽车发动机设计的最高目标。发动机的最大扭矩范围特别大,让驾驶在任何速度下都有感觉,动力无穷无尽。这是世界上任何自然吸气发动机都达不到的高度。
买车的时候经常会在很多车模后面看到一个T,比如宝来1.8T,奥迪A6 1.8T,大众帕萨特1.8T等等。经销商会告诉你,这些带T的车型,搭载的是涡轮增压发动机,比普通发动机动力更好,燃油经济性更好。那么涡轮增压器在发动机中起什么作用呢?为什么他能有效提高动力输出?
事实上,字母T是单词Turbo的缩写。他的结构简单,但功能不容忽视。众所周知,普通发动机是在活塞下行的时候把空气吸入气缸的。涡轮增压发动机先压缩空气,再吸入气缸。这样气缸内的空气密度更高,所以单位体积的氧分子数量增加,所以可以获得更好的进气效果。这样带来的直接好处就是燃烧释放的能量增加,动力提高。而且,这种力量并没有得到一点点的提升。通常一台配备涡轮增压的四缸发动机,如果涡轮增压值足够高,其功率可以相当于一台六缸发动机的输出。那么空气是如何压缩的呢?压缩空气是如何被吸入气缸的?(如图)
该主题的相关图片如下:
上图是一个简单涡轮增压系统的工作原理。蓝色的是进气管,红色的是排气管。从图中箭头的方向很容易看出,从发动机气缸排出的废气是通过排气管引入排气涡轮的。由于发动机废气具有高温、高压的特点,其中含有大量的能量。这些能量足以驱动废气涡轮以每分钟654.38+百万转的高速旋转。排气涡轮通过中间轴带动进气涡轮同速旋转,可以压缩大量新鲜空气,提高空气密度。因为空气压缩后会释放热量,为了避免缸内温度过高导致的自然汽油,必须将高压空气引入中冷器进行冷却,可以让冷却后的空气在缸内安全燃烧。
该主题的相关图片如下:
上图是涡轮增压气体的结构。从图中箭头很容易看出涡轮增压气体的工作过程。这里有一个关键机构,就是涡轮轴的润滑系统。不要小看两个涡轮叶片之间的这个轴承,它的工作环境非常恶劣。不难想象,发动机的排气温度很高,在如此高的温度下需要以每分钟654.38+万转的速度旋转,这对其耐高温和耐磨性能提出了很高的要求。所以这个轴承的外壳上专门开了两个孔。通过这两个孔注入部分润滑油,使中间轴悬浮在油膜上高速旋转,保证其更好的可靠性和耐久性。
涡轮增压器通常根据涡轮的直径分为不同的等级。涡轮直径越大,压缩空气的能力越强,所以增压值越高,发动机产生的功率就越大。然而,增压值不能无限增加。因为增压值越大,空气压缩后释放的热量就越多。由于中置空调的制冷量有限,缸内的热气很容易造成汽油自然。这样不仅达不到增压效果,发动机的功率还会衰减。严重时甚至会爆缸,导致整个发动机瘫痪。所以涡轮增压值是经过严格的计算和实验确定的,不能随意更改。
既然涡轮增压器可以大大提高汽车的动力,为什么不是所有的汽车都配备它呢?这当然是有原因的。我们可以认为涡轮是一个有一定质量的运动部件,所以从静止状态加速到654.38+万转以上需要一点时间。众所周知,发动机在待机转速或低转速工作时,所需进气量小,涡轮转速低。但如果此时发动机加速很快,就突然需要大量的进气来提高发动机的动力输出。此时,涡轮叶片增加转速和进气量需要一定的时间。虽然这个时间不长,但是开车的时候会有明显的滞后。这种现象被称为涡轮迟滞。所以驾驶员在起步和低速加速时会明显感到有些不知所措,但在发动机转速上升后,会感到一股澎湃的动力突然涌现。人们常说涡轮增压发动机后劲足,就是这个道理。
为了解决迟滞问题,奥迪TT采用了双涡轮增压解决方案。所谓双涡轮增压,就是在发动机上安装两个涡轮增压器,一个是直径较小的低值涡轮增压,在发动机转速较低时使用;一种是大直径的高值增压器,只有在发动机转速高的时候才启动。这可以在一定程度上缓解涡轮滞后的现象,但不能彻底根治问题。但如果汽车配备的是自动变速器,那么短暂的涡轮迟滞带来的不愉快感会被自动变速器的液力变矩器吸收,驾驶员几乎察觉不到。
正是因为涡轮增压技术普遍存在迟滞的问题,所以很多厂商都没有使用。本田、宝马、法拉利等强调发动机响应性的汽车厂商,从来没有考虑过涡轮增压技术的应用。但是涡轮增压还有一个明显的优势,就是可以让小排量发动机发挥大排量发动机的动力性能,而只是小排量发动机的体积。所以保时捷是将涡轮增压技术引入高性能跑车的代表。由于保时捷911Turbo采用了后置发动机设计,小小的发动机舱根本容纳不下8缸机。为了达到8缸发动机的动力效果,在水平对置6缸发动机上安装涡轮增压器,输出功率达到420马力,相当于8缸发动机的动力水平。
经销商经常说涡轮发动机比普通发动机省油,这是真的。但是很多人会觉得,同样1.8T发动机的车,比1.8发动机的车更耗油。这是为什么呢?其实这个省油是相对的。涡轮通过发动机的废气驱动涡轮机。涡轮的运动不会损失发动机的功率。相反,压缩后的进气比普通进气更强劲。因此,提高了发动机的工作效率。也就是说,同样排量T的发动机,工作效率更高,而不是用更少的油。那么,要比油耗,就不能只比排量,要比同功率的车。肯定是涡轮更经济。
目前很多日系厂商都喜欢用涡轮技术,典型代表就是富士系列和三菱EVO。在欧洲,最早将Turbo引入汽车的是瑞典的申宝,后来Vortex开始使用增压技术。德国也有两家汽车厂商喜欢用涡轮增压,就是奥迪和保时捷的代表车型是RS6和911Turbo。这些车厂是当今世界制造高性能涡轮增压发动机的领头羊!
涡轮增压泵最早用于飞机,后来逐渐演变为汽车。
主要工作效果是在原厂配件不方便的情况下,增加发动机的动力输出,让发动机更强劲!但是使用涡轮增压泵也有自己的缺点,因为它的主要输出动力是发动机排出的废气对动力的传递,所以决定了它的工作环境比较恶劣,工作温度高,散热对它来说非常重要。大众系列的这两款都是机油冷却。这也是为什么很多泵在后期需要更换的时候,废气中或多或少会有机油的味道!因为涡轮增压器泵内的油封已经损坏,无法封油,未封的油也流入泵的通风口,和废气一起排出。
很多新司机不关心甚至不知道涡轮增压泵中的油在行驶过程中的注意事项。以下是简要说明:
l冷起动要求驾驶员在发动机冷起动状态下,在发动机起动并怠速运转至少30秒后,才能移动车辆,避免发动机冷起动后,由于润滑油压力不足而导致涡轮泵转速过快的故障。涡轮增压器的润滑是由机油泵工作后产生的压力通过特殊的油管来实现的。如果车辆在冷启动后急于移动,涡轮增压器泵的转速和负载迅速增加,并且机油压力低,涡轮增压器泵将被卡住。
2车辆高速行驶后停车并关闭发动机,因为涡轮增压器泵在惯性的作用下仍在高速旋转。此时,涡轮轴的润滑由机油泵的工作来完成。如果此时发动机停机,所有润滑会立即停止,高速旋转的涡轮轴会因润滑不足而卡死,所以正确的操作方法是高速运转后怠速一段时间,大约90秒,然后。