#涡轮增压#环保越来越严格的当下,大排量自吸车越来越少,小排量涡轮增压发动机装机量越来越高。发动机是汽车动力的来源,当代主流发动机有两大类,一类是自然吸气形式,一类是涡轮增压形式。接下来就用一篇文章搞懂涡轮增压发动机。
提到涡轮增压发动机,不得不把时间线拉到第二次世界大战。二战期间战斗飞机广泛使用,但飞行员发现一个严重的隐患:飞机飞行高度高空气稀薄,飞机发动机进氧量严重不足,发动机燃烧效率低,飞机的飞行速度和飞行状态无法达到战斗要求,更影响飞行安全和作战效率。为解决这个问题,法国一家公司把类似鼓风机的设备用到飞机上,确保飞机在高空执行任务时有足够的氧气供给,维持正常的发动机动力输出。和大多数民用技术一样,二战后这种军用技术开始向民用转变,汽车发动机就继承了这项技术。
常规的发动机进气量大小由活塞吸入气缸的空气量来决定,但气缸容积是固定的,所以发动机的最大功率也是固定的。活塞在运动过程中空气被吸进气缸,这个过程属于空气的自然吸入,没有外界力量推进,因此这种形式的发动机就是自然吸气发动机。
自然吸气发动机的进气量有限,排量很大程度决定了动力水平。为了不改变发动机结构获取更大动力,就使用了类似鼓风机的装置,利用发动机排放的废气推动涡轮转动,涡轮带动和它同轴的压缩机一起转动,压缩机转动后往发动机中强迫压入空气,这样就解决了进气量的问题。发动机进气量增加后,输出更大的动力,这样的发动机就是涡轮增压发动机。
涡轮增压器由涡轮机和压缩机构成,它们同轴连接。发动机燃烧后的废气通过排气管道进入涡轮机的进气口。由于废气被活塞推出有一定压力,推动涡轮一同转动。涡轮机和压缩机同轴,所以压缩机也会跟着一起转动。当压缩机转动时,空气会经过进气道流向压缩机叶轮,在离心力的作用下通过扩压管加压形成高压气流。压缩机转速越快,空气流动就越快,压力就越大。因此进气道的空气就像是挤压进来一样,最后被推向发动机燃烧室。
涡轮增压发动机一定要配备中冷器。空气被压缩后密度变大温度升高,影响发动机的效率,而且温度过高会造成发动机内部零件变形损坏,排放也不达标。中冷器就起到散热的作用,它能把高温气体控制到标准温度供给发动机使用。
另一个关键部件叫做废气旁通阀。随着发动机转速的提升废气量会变大,压缩机转速也会越来越高,增压压力随之升高。当增压压力达到各个部件的承压极限前,废弃旁通阀开启进行压力分流,让多余的废气通过旁通阀从排气管排出,以防止压力过大造成部件损坏。
涡轮增压器对发动机废气推力再次利用,达到提高发动机进气量的作用,它的优点是获取同等功率下发动机排量可以更小,环保优势明显。缺点是低速时转矩增加不明显,而在发动机工况发生变化时,瞬态响应速度相对自然吸气发动机表现不足。现在越来越多的涡轮增压器都在使用小惯量的搭配减少延迟,但物理上的结构做到和自然吸气发动机那么线性还是很难的。
早期涡轮增压发动机长距离行驶后,不能立即熄火,需要停车着车等待一会才行。随着工艺的进步和润滑油性能的提升,当下涡轮增压发动机可以随走随停,保养周期也比以前延长很多。但使用涡轮增压发动机的车,保养的时候切记使用全合成机油,并且依照车辆使用手册,匹配合适黏度的机油才行,这样才能有效保护发动机和涡轮增压器。
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