基础知识
随着排放法规的日益严格和能源危机的加剧,在满足发动机排放要求的前提下改善发动机燃油经济性显得格外迫切。在近来各厂家采用的发动机新技术中,增压技术当仁不让的成为了各厂家追逐的对象增压指的是能够将进人发动机气缸新鲜空气或者混合气的压力、密度提高到高于周围大气压力、密度的方法,其可以明显地提高发动机的动力性、经济性及排放性,并且可以降低发动机重量和尺寸(给定功率下)。。一般来说,汽车的最高车速越高,需要装备的发动机功率就越大,那么发动机增压的意义也就越大。增压技术对于中高级汽油机轿车来说,是很有实际的意义。目前,国外有相当数量的汽油机轿车都采用了增压技术,而在国产轿车中只有个别车型的汽油机采用增压技术,但是国内各大汽车主机厂都在加快汽油机增压技术的开发应用。近20年,随着涡轮增压技术的普及、深入,有关涡轮增压方面的新技术、新工艺、新材料、新理念开始不断涌现。可以说,正是由于各种排放、噪声法规的大量出台和人们对涡轮增压技术的更高要求,特别是涡轮增压技术对高原发动机的功率补偿,车用涡轮增压技术迎来了发展的黄金时期。
传统的增压器很难在发动机高低负荷下均与之合理配合,而增压器与发动机的良好匹配是保证燃油消耗率以及排放性能的关键,因而近些年来采用各种设计理念的增压系统已经成功得到应用。
1.相继增压(STC)
在研制高压比、流量的增压器同时,涡轮增压器的可靠性、寿命也不断提高,其制造工艺也相应的简化。如ABB采用了一种新的润滑油泵,它能利用离心力的作用分离出润滑油中的杂质,从而提高轴承的寿命。再如三菱的SUPERMET涡轮增压器采用新的进气消音器后使压气机效率提高1.5%~3.5%。相继增压STC的基本原理是采用多个小流量的增压器,随着柴油机工况的提升,依次投入运行。它改变了增压系统在低工况时废气能量不足而引起的涡轮转速下降,增压压力不足,从而引起的增压器喘振、柴油机功率下降等问题。在柴油机额定工况下,每台增压器都在高效区运行;而在柴油机部分负荷时,减少投入使用的增压器数量,使得投入运行的增压器运行线仍处在高效区附近,从而改善柴油机的经济性及排放性能。
2.可变截面涡轮增压
可变截面涡轮增压是柴油机废气通过喷嘴环时,根据涡轮增压柴油机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度,使流入涡轮叶片的气流参数改变,通过涡轮焓降的变化实现涡轮做功的变化,进而让压气机出口的增压压力发生变化,从而使得柴油机与增压器在各工况下均有良好的匹配。盖瑞特公司研制了变截面涡轮增压器,而且为了达到严格的排放规定,可在增压柴油机全工况范围内调节。目前,欧美采用变截面增压器已成主流。
3.废气旁通增压系统
废气旁通增压系统以柴油机低负荷为增压器匹配点,对于无法兼顾的高负荷区,通过打开废气旁通阀,释放多余废气。这种系统因为采用较小的废气流通截面,能改善柴油机在低转速时的经济性、排放性能以及瞬态响应。另外柴油机在高负荷时的进气压力由废气旁通阀调节,这就解决了因涡轮通流面积过小而导致的高负荷区增压压力过大而引起的爆压过高、机械负荷和热负荷过高等问题。
国产车涡轮增压技术是否已经很成熟,但只能说国产车涡轮增压技术正在不断发展当中。
国产的SUV带涡轮增压器的基本都是合资的,个人认为技术还是比较过关的,主要是油耗问题,再者涡轮增压已经不是什么新技术了,所有厂商都大同小异比较稳定,还是要看哪个厂家的比较合适,因为厂家的技术是要看资历的,不过目前没有车友反映国产涡轮增压有问题,可以放心使用,不像大众DSG出问题。和普通发动机寿命相同,前提是保养必须到位。
增压发动机主要有机械增压系统、废气涡轮增压系统、复合增压系统。其中机械增压系统是用发动机的动力来直接驱动涡轮,压缩空气进入发动机,这样的方式可以直接获得稳定的转速,而且没有迟滞现象,动力输出较为流畅,但是这种方式会损耗到发动机动力,增压效率不是很高。
而我们俗称的涡轮增压系统,则是利用发动机排出的废气来驱动涡轮,从而带动同轴的空气压缩器进行发动机空气的增压,所以它的反应是需要发动机增大排气之后才能够获得相应的功率提升,所以会有曾经常见的“涡轮迟滞”的现象,一般会有2s左右的的停顿,才会获得动力爆发。
而复合增压发动机也就是“双增压发动机”,即是将这两者进行结合,也就是双增压系统,如大众的TSI,从而同时获得两者的长处。而涡轮增压发展到今天,还出现了诸如双涡轮增压、单涡轮双涡管增压、可变截面涡轮增压VTG(VariableTurbineGeometry)等,都是时下主流的发动机涡轮增压技术。
其实,多年来,阻碍涡轮增压发动机进程的最大的问题就是涡轮迟滞(TurboLag),而根其据原理可以看出,涡轮增压是利用汽车废气来驱动,而汽车废气的排放到驱动涡轮,到压缩空气,再到发动机进行喷油燃烧,这个过程是不可能完全同步的,目前许多涡轮增压已经做到了大幅度减少迟滞时间,但这个时间还是客观存在。
第二个问题,在汽车低转速时,由于排放废气过少,用来驱动涡轮并不是很给力,所以就容易出现涡轮增压车型需要一个起始转速,在这个转速范围内就可以享受到涡轮增压带来的爆发力和推背感,但是在低速时,由于排量过小,发动机会显得比较吃力,整体动力表现完全是两重天。当然,在高转速下,“涡轮喘震”、温度太高等问题也是涡轮发动机面临的严峻考验。
欧系车是最早开始推广涡轮增压的,欧盟对汽车尾气排放的高标准要求,逼迫着各欧系厂家不断地探索和应用这项技术。而我国的道路以及车辆排放标准长年比照着欧洲,尤其是按照排量来确定购置税,甚至1.6L以下购置税减半等政策,用排量一刀切的税收方式,在误导着消费者去追求涡轮增压车型。相应的,在排放标准比较宽松的国家如美国,以及并不追求大马力汽车的日本,他们都对涡轮增压并没有那么感冒。
而国内逐渐兴起的涡轮增压潮,一方面是某些厂商不遗余力地宣传推广,一方面也和消费者的误读、误解有关系,比如1.4T的油耗并不一定比1.8L自然吸气的低,但是消费者总认为1.4L的油耗,1.8L甚至2.0L的动力,其实这是一种误区。
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