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废气涡轮增压有几种形式(4大增压技术解析)

时间:2023-07-22 作者: 小编 阅读量: 4 栏目名: 高考资讯

汽车工程师想出了各种办法,但是涡轮迟滞的先天缺陷依然没有得到根本解决低惯量涡轮第一种解决方案就是低惯量涡轮,这个低惯量其实就是采用直径更小的叶片,只需要很少的废气就能驱动,在发动机1500转左右就能实现增压,有效缓解涡轮迟滞现象,提高涡轮的响应速度但是低惯量涡轮只能覆盖中低速的工况范围,中后段的动力输出不足,所以只适合用在家用车上二级涡轮增压第二种解决方案就是采用二级涡轮增压。

涡轮增压技术的原理很简单,就是利用发动机的废气能量吹动废气涡轮叶片,让同轴相连的压缩涡轮叶片也跟着一起转动,把压缩后的空气送入气缸,提升发动机的进气量,再给发动机多喷点汽油,来提升发动机的动力输出

最大的好处就是可以在不提升排量的情况下,压榨出更多的发动机动力。最大的缺点就是发动机运行工况变得更加恶劣,维修保养成本会增高,而且还会有“涡轮迟滞”的现象

烦人的涡轮迟滞

这个涡轮迟滞就是当我们在踩下油门,到涡轮开始介入工作的时间差,也就是涡轮建立正压的过程,这个过程的时间越长,涡轮迟滞的现象就会越明显

由于废气和涡轮之间无法实现硬连接,当发动机转速很低时,产生的废气不足以带动涡轮叶片,就会出现动力输出延迟的现象,就像小时候玩的风车一样,用嘴吹总会有迟滞的过程,但是用手拨动,就会立即得到反馈

涡轮的迟滞反应到实际的驾驶中,可能就会出现“轻踩不走,重踩窜车”的现象。汽车工程师想出了各种办法,但是涡轮迟滞的先天缺陷依然没有得到根本解决

低惯量涡轮

第一种解决方案就是低惯量涡轮,这个低惯量其实就是采用直径更小的叶片,只需要很少的废气就能驱动,在发动机1500转左右就能实现增压,有效缓解涡轮迟滞现象,提高涡轮的响应速度

但是低惯量涡轮只能覆盖中低速的工况范围,中后段的动力输出不足,所以只适合用在家用车上

二级涡轮增压

第二种解决方案就是采用二级涡轮增压。既然低惯量涡轮可以覆盖中低速的工况,那么再加上一个大涡轮,就可以覆盖高、中、低三个工况范围,也就有了“一大一小”的串联双增压系统

在低转速时低惯量涡轮会先介入,保证中低转速拥有充足的扭矩

当转速达到一定值,大惯量涡轮的旁通阀会开启,让废气同时带动两颗涡轮,并且由于采用串联结构,可以实现增压叠加的效果,满足发动机高转速的工况要求

最典型的就是宝马的3.0L双涡轮发动机

V型发动机虽然也是两颗涡轮,但是采用的是并联的结构

因为V型发动机本身就是把气缸分成了2组,拥有2套气门结构,如果安装涡轮增压,自然也是两边各安装1个,相互独立,互不影响

电动涡轮

第三种解决方案就是采用电动涡轮,就是把驱动涡轮叶片的“动力源”,从被动的废气驱动,改成了通过电机主动控制

电动涡轮被称为涡轮迟滞的克星,但是在高转速区间,电机的能耗也会增大,就算电机撑得住,一般的汽车电源也很能满足要求

所以奥迪、沃尔沃、奔驰这些采用电动涡轮的车企,都是采用“废气 电动”的双增压模式,低速工况用电动涡轮,高速再切换到废气涡轮

这种增压形式不仅结构复杂,成本高,而且电动增压模块也没有纯机械增压稳定,后期的故障率也得不到保障

机械增压

第四种解决方案就是机械增压。也是改变了“动力源”,不用废气也不用电机,而是把涡轮通过皮带连接到发动机的曲轴皮带轮,通过曲轴运转的扭力来带动涡轮叶片

机械增压也可以很好地解决涡轮迟滞的问题,但是由于需要占用发动机的功率,增压效果并不理想

小结

涡轮迟滞算是废气涡轮增压技术的先天缺陷,各大车企为了解决这个问题也是想出了很多种解决方案,最终的目的都是为了实现更强的增压效果,更短的涡轮迟滞现象

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