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文档简介
1、什么是涡轮增压? 首先我们来弄明白什么是涡轮增压。涡轮增压的英文名字为Turbo,一般来说,如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型,譬如奥迪A6的1.8T,帕萨特1.8T,宝来1.8T等等。 涡轮增压套件 涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L发动机的
2、水平,但是耗油量却比1.8发动机并不高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。 不过在经过了增压之后,发动机在工作时候的压力和温度都大大升高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能都会受到影响,这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。 二、涡轮增压的原理最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的,这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。 红色为高温废气,蓝色为新鲜空气 众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限
3、制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。 我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动
4、机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。 大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,其实并不复杂,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好,你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。 三、涡轮增压的种类1、机械增压系统:这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后
5、现象,动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面,因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果并不高。 2、气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面。3、废气涡轮增压系统:这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了,增压器与发动机无任何机械联系,实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与祸轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压
6、力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言,加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方,那就是泵轮和涡轮由一根轴相连,也就是转子,发动机排出的废气驱动泵轮,泵轮带动涡轮旋转,涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。 4、复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并
7、用,这种装置在大功率柴油机上采用比较多,其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此很难普及。 四、涡轮增压发动机的缺点诚然,涡轮增压的确能够提升发动机的动力,不过它的缺点也有不少,其中最明显的就是动力输出反应滞后。我们看看前面有关涡轮增压的工作原理就知道了,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,也就是说从你大脚踩油门加大马力,到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差,而且这个时间还不短。一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。如果你要突然加速的话,瞬间会有提不上速度的感觉。 随着技术的进步,虽
8、然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进,但是由于设计原理问题,因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定诧异的。譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车,在实际的行驶之中,加速肯定不如2.4L的,但是只要度过了那段等待期,1.8T的动力同样会窜上来,因此如果你追求驾驶的感觉的话,涡轮增压引擎并不适合你,如果你是跑高速之类的,涡轮增压才显得特别有用。 如果你的爱车经常在城市内行驶,那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了,因为涡轮并不是随时都在启动的,事实上在日常行车中,涡轮增压的启动机会很少,甚至不使用,这就给涡轮增压发动机的日常表现带来影响。就拿斯巴鲁(富士)翼
9、豹的涡轮增压来说,它的启动是在3500转左右,最明显的动力输出点则是在4000转左右,这时候会有二次加速的感觉,并一直持续到6000转甚至更高。一般市内驾驶我们的换档实际都只是在20003000之间,5挡能够上到3500转估计速度都破120了,也就是说除非你故意停留在低档位,否则不超过120公里的时速涡轮增压根本无法启动。没有涡轮增压的启动,你的1.8T其实也就只不过是一部1.8动力的车而已,2.4的动力只能是你的心理作用了。 此外涡轮增压还有维护保养方面的问题,就拿宝来的1.8T来说,6万公里左右就要更换涡轮了,虽然次数不算多,毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费,这个对经济环境还不
10、是特别好的车主来说特别值得注意。 五、涡轮增压发动机的使用涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮,它再怎么先进还是一套机械装置,由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600度以上,增压器的转速也非常高,因此为了保证增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法: 1、汽车发动机启动之后,不能急踩加速踏板,应先怠速运转三分钟,这是为了使机油温度升高,流动性能变好,从而使涡轮增压器得到充分润滑,然后才能提高发动机转速,起步行驶,这点在冬天显得尤为重要,至少需要热车5分钟以上。 2、发动机长时间高速运转后,不能立即熄火。原因是发动机工作时,有一
11、部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的,正在运行的发动机突然停机后,机油压力迅速下降为零,机油润滑会中断,涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走,这时增压器涡轮部分的高温会传到中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转。这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后,此时排气歧管的温度很高,其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上,将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口,导致轴套缺油,加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟作用,使涡轮增压器转子转速下降。此外值得注意的就是涡
12、轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转,一般应该保持在10分钟之内。 3、选择机油的时候一定要注意。由于涡轮增压器的作用,使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高,发动机结构更紧凑、更合理,较高的压缩比,使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高,装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件。所以在选用涡轮增压轿车车用机油时,就要考虑到它的特殊性,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜块,油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一
13、要求,所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。 4、发动机机油和滤清器必须保持清洁,防止杂质进入,因为涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小,如果机油润滑能力下降,就会造成涡轮增压器的过早报废。 5、需要按时清洁空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。 6、需要经常检查涡轮增压器的密封环是否密封。因为如果密封环没有密封住,那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统,将机油变脏,并使曲轴箱压力迅速升高,此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧,从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。
14、7、涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动,润滑油管和接头有没有渗漏。 8、涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修,而不是到普通的修理店。 六、具体型号介绍1、点评1.8T涡轮增压发动机相同之处 发动机是同一种 不过专家也指出,“芯”相同并不等于性能表现就相同。发动机与不同的变速箱配合,表现出来的综合性能就会有差别。 不同之处 放置形式有别 A4略作调校 据一汽大众汽车销售有限公司动力总成工程科的专家介绍,宝来发动机与另三款车的最大不同就在舱内的放置形式为横置式,而其他三款车是纵置式。这主要与车型大小有关,帕
15、萨特和奥迪属B级、C级车,车身相对长,发动机比较适合纵向放在舱内,而宝来为A级车,车身紧凑,发动机适合横放。发动机放置形式的这种变化,自然也会带来底部结构布置的相应变化,但对发动机的性能本身没有影响。 至于四款车中为何奥迪A41.8T的最大功率和最大扭矩值会高于其他三款车,A41.8T在发动机的软件上做了调整,增压功率加大了。 按增压方法的不同,增压发动机主要有四类(也有说三类):机械增压、废气涡轮增压、复合增压和气波增压。前两者增压发动机应用更多,豪华车中机械增压代表车型有奔驰C200K,废气涡轮增压代表车型有萨博9-3 2.0T、VOLVO S80 2.5T 和VOLVO S80 2.9T
16、6。 奔驰C200K 机械增压典型奔驰C200K是奔驰的一款小型d级车,发动机为直列四缸1.8升排量,由于配备了机械增加器(Supercharger),其动力输出堪与奔驰c240的V6 2.6L发动机媲美。其240N·m最大扭矩在3000-4000转时就能达到,而奔驰C240的最大扭矩要到4500转时才出现。 据专业杂志试驾人员介绍,机械增压器从发动机直接获得动力,所以介入直接,油门响应迅速。随叫随到、一气呵成的动力输出,几乎感觉不到与自然进气发动机的不同。当发动机转速达到400转以上时,车子的推背感和加速性更为明显。加速流畅,无迟滞和突然爆发,正是机械增压发动机的优势所在。 萨博9
17、-3 2.0T 废气涡轮增压典型萨博是世界上较早使用废气涡轮增压(Turbo)发动机的厂商之一,经过25年的发展,其废气涡轮增压技术更加炉火纯青。作为一部强调运动风格的豪华轿车,萨博9-3 2.0T这款直列四缸废气涡轮增压发动机,在2500转时便可达到265N·m的最大扭矩。这种低转速下的良好加速性,对于日常行驶非常实用。 据专业杂志试驾人员介绍,废气涡轮增压虽然有低速乏力和运转时突兀的不足,但萨博9-3 2.0T的加速迟滞感已降低得很小,开起来与一部发动机自然吸气的汽车区别不大。 VOLVO S80 2.5T 废气涡轮增压典型 Volvo新款S80 2.5T的发动机具有设计先进、耐
18、力超强、运行灵活、燃油效率高和反应快速等卓越性能。发动机形式为横置五缸涡轮增压,排气量为2.5升,最大功率210hp(相当于154kw)/5000rpm,最大扭矩320N·m/1500-4500rpm,从输出数据看,较为注重高转速输出。涡轮增加所产生的附加动力等于使原来2.5升的发动机提升到相当于3.0升以上。 新款S80 2.5T怠速时相当平顺,震动也相当轻微。事实上,这台发动机是Volvo的最新科技,发动机的进气和排气部位都安装了CVVT连续可变气门正时装置,从而确保可对节气门的变化做出迅速反应,使发动机的燃烧状态保持最佳,即使在低转速下运行时也可提供丰沛的驱动力。 VOLVO
19、S80 2.9T6 废气涡轮增压典型 S80是世界上第一辆配有横置六缸引擎的轿车,新款S80 T60采用横置六缸24气门双涡轮增压2.9全铝发动机,配备世界上体积最小的手自排一体电控变速箱,272匹马力(相当于200kw)的澎湃动力在7.2秒内将这辆宽大豪华的轿车强力加速到100公里/小时,即使跑到250公里/小时的极速,电脑感应牵引力控制系统和制动分配系统也使你不必担心车辆稳定性的控制和动力的发挥。从1800转至5000转均有380N·m的最大扭力输出,在你还没有感受到波箱换挡冲击的情况下,你已经轻松超过所有的人。 涡轮增压原理NA动
20、力提升方法 一般的NA(自然进气)发动机的做法,逃不开加大节气门口径,或换多喉直喷等,使高转速时可以在同油门深度下,获得更多的空气量。但这种方法在某一转数后,作用就有限了。毕竟NA 发动机的空气是靠真空吸入的。在汽缸容积固定不变的情况下,真空吸入空气有一个相对的限度。有的NA 发动机改用高角度凸轮轴(Hi Cam,借此增加进排气门重叠角度),可以在高转速下获得高动力,但缺点是低转的扭矩较差,而且如果角度过大,会有发动机怠速不稳的现象。所以现在不少的新车都用上可变气门正时技术,再配合可变凸轮轴等技术(如VVTL-i、i-VTEC、MIVEC)以期在低转扭矩和高转马力之间取得很好的平衡。但即便是用
21、尽以上方法,发动机的进气效率顶多提高60%。NA 发动机始终无法避免其宿命空气是被动地被吸入汽缸内的。也就是说,引擎所需的空气完全依靠活塞下行时产生的负压而进入,即便汽缸吸满了空气,缸中气压也就小于或等于一个大气压。所以NA 发动机的升功率始终远不如能将空气与燃油强制送入的汽缸中,可轻松获得一倍以上马力的增压发动机。涡轮增压系统原理解构该系统包括涡轮增压器、中冷器、进气旁通阀、排气旁通阀及配套的进排气管道。涡轮增压系统如何工作?一,发动机排出的废气,推动涡轮排气端的涡轮叶轮(Turbine Wheel),并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel) 也同时
22、转动。二,压气机叶轮把空气从进风口强制吸进,并经叶片的旋转压缩后,再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩,这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。三,有的发动机设有中冷器,以此降低被压缩空气的温度、提高密度,防止发动机产生爆震。四,被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸,参与燃烧做功。五,燃烧后的废气从排气管排出,进入涡轮,再重复以上(一)的动作。其中进气端包括压气机壳体(Compressor Housing,包括压气机进风口(Compressor Inlet)、压气机出风口(Compressor Discharge)、压气机叶轮(Compressor Wheel)。而排气端包括涡轮壳体(Tur
23、bine Housing, 其中包括涡轮进风口(Turbine Inlet)、涡轮出风口(TurbineDischarge)、涡轮叶轮(Turbine Wheel)。在两个壳体间负责连接两者的,还有一个轴承室(CenterHousing),安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮,应付上万转速的涡轮轴(Shaft),以及与之对应的机油入口(Oil Inlet)、机油出口(OilOutlet)等(甚至包括水入口和出口)。 涡轮本体内部有专门的机油道(散热及润滑),有不少更同时设计有机油道以及水道,通过油冷及水冷双重散热,降低增压器温度。涡轮轴涡轮轴(Bearing)看起来只是简单的一根金属管,
24、但实际上它是一个肩负120000-160000rpm 转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承(Bushing Bearing)结构。它确实只是一根金属管,其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热,因此才能高速地转动。而新近出现的滚珠轴承(Ball Bearing)逐渐成为涡轮轴发展的趋势。顾名思义,滚珠轴承就是在涡轮轴上安装滚珠,取代机油成为轴承。滚珠轴承有众多好处:摩擦力更小,因此将有更好的涡轮响应(可减少涡轮迟滞),并对动力的极限榨取更有利;它对涡轮轴的转动动态控制更稳定(传统的是靠机油做轴承,行程漂浮);对机
25、油压力和品质的要求相对可以降低,间接提高了涡轮的使用寿命。但其缺点是耐用性不如传统的波司轴承,大约7 万-8 万公里就到寿命极限,且不易维修、维修费昂贵。因此重视耐久性的涡轮制造厂( 如KKK) 就不会推出此型式涡轮。涡轮叶轮涡轮叶轮的叶片型式,可分为“水车式” 叶片(外形是直片设计,让废气冲撞而产生回旋力量,直接与回转运动结合),及“风车式”叶片(外形为弯曲型叶片设计,除了利用冲撞的力量以外,还能有效利用气流进入叶片与叶片之间,获取废气膨胀能量)。涡轮叶轮的轮径及叶片数会影响马力线性,理论上来说,叶片数愈少,低速响应较差,但高速时的爆发力与持续力却不是多叶片可比拟的。涡轮叶轮的叶片大多以耐高
26、热的钢铁制造(有的使用陶瓷技术),但由于铁本身的质量较大,于是又轻又强的钛合金叶片因此产生。只是在量产车中,现在只有三菱LancerEVO RS 车型有搭载钛合金叶片涡轮(EVO 的钛合金涡轮型号为TD05-HRA,一般的则为TD05-HR 请读者明鉴)。而改装品中,也只有Garrett 出品的赛车专用涡轮使用钛合金,除此以外暂没听说。压气机叶轮叶片是涡轮的动力来源。但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用,因此叶片外形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有效率地推挤入压缩信道视为首要任务,然后再加以决定其形状。一般原厂涡轮的压气机叶轮(Compressor Wheel) 都使用全叶片的设
27、计,即叶片是整片从顶端到末端的设计。而为了增加吸入空气的通路面积,提升高速回转时的效率,目前已出现了许多在全叶片旁穿插安装半块叶片的叶轮(此种设计多出现在改装品上)。而压气机叶轮设计的另一个目的是让压缩空气的流速均等化。传统的叶轮为“放射型压缩轮”,其两叶片之间的气体流速变化很快:位于叶轮运转方向前方的空气,被叶片挤压,故流速很快。但叶片后方的空气则因为吸入阻力及回压力等因素,流速较慢。当节气门半开时,压气机叶轮转速下降,进入压缩轮的空气速度就会降低。而之前已被压缩的空气量如果此时相对过多,便会出现“真空”的状态,无法输送空气(压气机叶轮转速无法产生大于进气管中气压的压力),相对压力也就无法产
28、生了(压力回馈),这也就是所谓的“气体剥离” (Compressor Surge) 现象。所谓的Surge 效应,就好比我们用手去搅动水桶里的水,当手搅动的速度愈快,水桶里的水就会愈来愈向水桶边缘扩散,接着水桶里的水位也就会愈来愈低,到最后水桶里的水则变成只能在水桶周围旋转,而无法落下。这样的现象也会发生在空气流体力学上。大家可以试想:压气机进风口就好比是一个水桶,周围空气就像是水,至于涡轮叶片就好比是搅动的手,当涡轮叶片转速一旦提升,进气口内的气流就会逐渐向周围扩散,转速提升愈高,气流就愈向周围靠近,导致涡轮叶片中央位置会愈来愈吸不到空气,到最后甚至会呈现真空的状态,使得空气只能从叶片周围进
29、入,进气效率当然也就会跟着下降,这样的现象就是所谓的Surge 效应。而迎风角度大的叶片,进气效率虽较好,但却容易在高转速时发生Surge 效应,而角度较小的叶片则反之。为了防止“气体剥离”现象,把叶片角度设计成向运转方向缩小(与涡轮轴线方向更接近),以维持流速均一化的“反向”压缩轮渐渐成为改装品的主流,而这也就是改装界所谓的“斜流”叶片。“斜流”叶片通常都在原有的主叶片下,多加半个叶片(一般其角度更接近涡轮轴线方向,即更竖直)。若从进气入口正视压气机叶轮,可看到两个叶片重叠,就代表这是“斜流” 叶轮。而Hybrid Turbine 的压气机叶轮通常亦会使用“斜流”叶片( 后方并加以切平) 搭
30、配漏斗式的加大吸气口来增加出风量。此外,还有压气机进风口处加设循环排气孔,让流失的压缩空气2次循环来减少surge效应的新设计(此处不赘述,HKS T04Z 便有此设计)。内置式排气旁通阀内置式排气旁通阀(Internal Wastegate,俗称Actuator),是目前涡轮系统中最常见的泄压装置,一般又被称为连动式排气泄压阀。“Actuator”直接配置在涡轮上,利用一支连杆来控制涡轮排气中的阀门,一旦涡轮压缩空气端的增压值达到限定的程度,进气压力便会推“Actuator”的连杆,使涡轮排气侧内的旁通阀门开启,部分废气不经涡轮叶轮(Turbine Wheel)直接排到排气管。这样减少“吹动
31、”涡轮叶轮的废气流量,涡轮叶轮转速降低,同时带动压气机叶轮转速降低。因此“Actuator”既是限制涡轮最高转速的装置,也是使涡轮进气端增压压力维持一个稳定值(不会长时间过高)的装置。外置式排气旁通阀外置式排气旁通阀(External Wastegate,俗称Wastegate)也被称为排气泄压阀,功能与“Actuator”大致相同,但结构与安装位置有别。结构上“Wastegate”省去了连杆和在涡轮内的排气阀门。而位置上“Wastegate”以独立方式安装在涡轮与排气管头段之间,而无须像“Actuator”那样依附于涡轮增压器本体上。一旦涡轮增压值达到设定上限,“Wastegate”排出(
32、可直接排向大气或导回排气管内) 多余的废气,减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,进而使涡轮保持稳定的增压值。“Wastegate”比“Actuator”有更大的增压容量(可配用大的弹簧)且反应灵敏,所以更适合用在大马力或高增压涡轮发动机上,尤其是使用差异过大的Hybird 涡轮,更是必备用品!中冷器中冷器(中央冷却器,Intercooler)位于压气机出风口与节气门之间的“散热排”。其构造有点像水箱,就是运用横向的众多小扁铝管分割压缩空气,然后利用外界的冷风吹过与细管相连的散热鳍片,达到冷却压缩空气的目的,使进气温度较为接近常温。引擎最不喜欢高温的气体,因为高温空气会使马力下降。特别是四季炎热的亚
33、热带地区。但由于涡轮增压器会把吸进引擎的气体进行强制压缩,从而使空气密度提高,但与此同时,空气的温度也会急剧上升。温度上升又反过来造成被压缩空气的氧含量下降。此外这股热气未经冷却即进入高温的汽缸,将导致燃油的不规则预燃(爆震),使引擎温升进一步加剧,增加了熔毁活塞的可能。为了提升空气密度,同时兼顾空气中的含氧量,我们需要在压缩空气后(压缩程度较大)降低进气的温度。中冷器因此而产生。中冷器的面积及厚度越大,其散热能力越强。因为面积和厚度大,其内的小扁管数量、长度和散热叶片等皆随之增加,中冷器内的高温压缩空气及中冷器外的大气就有更多的接触面积及接触时间,热交换(散热)的面积和时间更充分,降温效果更
34、好。虽然大容量中冷器有更好的冷却效能,但其加长了散热路径和增大了进气容度,会带来相对的压力损失,TurboLag 容易变大。进气旁通阀进气旁通阀(ReliefValve)一般又称为“进气泄压阀”。它安装在靠近节气门的进气管上,它是大部分涡轮增压发动机出厂时原配的泄压装置。由于涡轮是利用废气排出的力量来驱动,当驾驶过程中收油门(如换挡、急刹车时),节气门关闭。涡轮叶片(压气机叶轮)在惯性作用下仍旧持续转动。此时因节气门的截断和叶片的继续增压所致,进气管路中(在节气门与涡轮之间)的空气压力会迅速提高。为了保护增压系统,当压力达到某一限定值后,进气旁通阀打开,把过剩的空气(压力)导回至滤清器与涡轮之
35、间,实现降压保护的功能。Blow-Off Valve(BOV)即俗称的“放气哇佬”,同样属于进气旁通阀。只是它一般被用作取代Relief Valve的改装部件。其功能基本上和Relief Valve 相同,唯一的差异仅在于Blow-off Valve的阀门并不会像Relief Valve那样容易受到进气压力的影响而开启(导致进气压力下降)。而且在节气门关闭后,Blow-off Valve 是将剩余压力直接向大气释放,并非再导于涡轮与滤清器之间再度增压。因此BlowoffValve 除了同样具有保护涡轮系统的效果外,在泄压反应上也比起原厂配置的Relief Valve 更为优异。但对于小排量或小
36、增压的涡轮发动机来说,Blow-off Valve对再加油的动力响应会变差。另外Blow-off Valve 泄压时会产生更大的泄气声,令人听得更为兴奋,也成为涡轮增压车最为特殊的音效。 国内市场主流涡轮增压发动机2008年Wardsauto世界十佳发动机中的前三名,全部被涡轮增压发动机占据,其中第一名为大众公司的2.0TFSI发动机;第二名为宝马公司的3.0T I6发动机;第三名是戴姆勒公司的V6 3.0T 柴油发动机。此外,马自达公司的2.3T在十佳发动机中位列第六。 大众1.8T最大功率:110千瓦最大扭矩:210牛·米装备车型:一汽大众速腾、上海大众帕萨特、上海大众领驭、上海
37、大众途安、甲壳虫、A4这款1.8T发动机,是由大众1993年推出的EA113系列直列四缸水冷发动机改进而来。在当今众多的高科技涡轮增压发动机中,这款1.8T发动机的参数并不显眼,然而就是这样一款老式的铸铁发动机,却为大众在中国立下了汗马功劳,贯穿了大众在华投产的数代产品。从最早的帕萨特、宝来和奥迪A6,到今天的领驭和速腾,这款1.8T发动机一直在服役。大众1.8T发动机中也存在着一些经过技术改进的型号,比如一汽大众速腾和进口大众甲壳虫的1.8T发动机,最大功率110千瓦,最大扭矩220牛·米;奥迪A4搭载的1.8T发动机最大功率为120千瓦,最大扭矩为225牛·米。 上汽1
38、.8T最大功率:118千瓦最大扭矩:215牛·米装备车型:荣威750、荣威550、名爵MG7、华泰胜达菲·跃在上南合并之前,荣威和名爵虽然分别拥有自己的1.8T发动机,但其技术却是同源,都是原MG Rover的研究成果,这一点从他们各自发动机的性能参数就可见一斑。随着上南整合的深入,双方的1.8T发动机也不再分彼此,临港发动机工厂和南京动力总成工厂的产品,也将在上汽“五个统一”的总发展规划下真正成为“一家人”。上世纪90年代欧洲的发动机技术,如今在上汽的手中得以重新运用与改良,并为中国消费者提供了相对便宜的“T车”。除了供应荣威和名爵两个品牌的车型之外,上汽的1.8T发动机
39、也向其他厂商销售,自主品牌SUV生产企业华泰汽车就是首批受益者。 华晨1.8T最大功率:125千瓦最大扭矩:235牛·米装备车型:尊驰、骏捷、酷宝携手德国FEV公司共同开发出的1.8T发动机,令华晨成为最早推出“T车”的自主车企。因为技术较新,所以从性能参数上看,华晨的这颗“中国芯”要比大众和上汽的1.8T发动机都要强劲。同一款涡论增压发动机,配备在华晨旗下的公商务车、家用轿车和轿跑车上,可见它对于华晨产品规划的重要性。在掌握汽车重要零部件核心技术之后,如何将它大规模推向市场,是每一个自主车企都要认真思考的问题。 沃尔沃2.5T最大功率:147千瓦/162千瓦最大扭矩:300牛
40、83;米/320牛·米装备车型:S40、S80、XC90、C70直列6缸(L6,宝马特有)、大众特有的W型12缸(W12)。发动机的汽缸数一般都为偶数,而沃尔沃的很多车型却搭载了罕见的直列5缸(T5)发动机。别出心裁的发动机设计带给沃尔沃汽车出众的动力性能,除了定位行政级用车的S80外,其他沃尔沃车型所搭载的T5发动机均经过高性能调校。这款2.5T发动机还装备在海外版福特蒙迪欧的顶配车型上。 萨博2.0T最大功率:129千瓦/154千瓦最大扭矩:265牛·米/300牛·米装备车型:萨博9-3制造飞机出身的萨博,是世界上第一个将涡轮增压发动机运用在民用汽车上的厂商,
41、可以被称为民用“T车”的鼻祖。能够让萨博9-3如飞机一样实现“贴地飞行”的正是萨博2.0T系列发动机。目前,在中国市场上的萨博9-3搭载了两款不同的2.0T发动机,它们分别是Linear2.0T和Vector2.0TS,两者除了装备上的差异之外,最大的不同在于前者采用的是轻涡轮增压发动机,后者则是采用了动力更加强劲的强涡轮增压技术。 双涡轮增压系统双涡轮增压系统,顾名思义,就是采用2个相互独立的涡轮增压器的增压系统。区别于常见的单涡轮增压发动机,双涡轮增压发动机在2个涡轮增压器的共同作用下,进气效率大幅提升,增压效果更加显著。由于使用了2个涡轮增压器,双涡轮增压系统的结构变得更加复杂,因此多用
42、于直列6缸和V型发动机上,而单涡轮增压系统则多用于直列4缸发动机上。由于双涡轮增压发动机在车辆动力性能提升和发动机动态响应速度方面所表现出来的突出优势,目前,包括宝马在内的多家汽车厂商都已经在各自旗下的车型上采用了双涡轮增压的增压型式。以宝马在X6 xDrive50i全能轿跑车型上装备的4.4 L V8双涡轮增压汽油直喷发动机为例,这款发动机的双涡轮增压系统由2个大小完全一样且呈并联方式排列的涡轮增压器组成。按照气缸工作顺序把1、3、5、7缸分为一组,2、4、6、8缸作为另一组。发动机在运行时,每组4个气缸的排气共同驱动一个涡轮增压器,2个涡轮增压器同时工作,在一定程度上缓解了“涡轮迟滞”现象
43、对车辆低速行驶时发动机功率快速增加所造成的不良影响。但是,双涡轮增压发动机并不能完全消除“涡轮迟滞”现象,毕竟,涡轮增压器叶轮的惯性作用依然存在。只不过,我们仅是从双涡轮增压技术的角度出发来进行分析,在实际使用中,双涡轮增压发动机通常都装备在直列6缸或V型等排量较大的发动机上,由于发动机本身的动力性能已经相当优异,驾驶者在驾车时也不会因为“涡轮迟滞”察觉到车辆在加速过程中的动力滞后。涡轮增压+机械增压涡轮增压加机械增压,结果等于什么呢?答案当然还是双增压系统。由于涡轮增压系统和机械增压系统分别拥有各自的优势和劣势,因此,由1个涡轮增压器和1个机械增压器共同组成的双增压系统发动机同时具备了涡轮增
44、压系统和机械增压系统的双重技术优势,并且使整合在一起的这两种不同型式的增压系统实现了优势互补。大众公司作为率先将采用涡轮增压和机械增压两种不同增压型式的双增压系统发动机应用在量产车型上的汽车厂商,在双增压系统的技术应用方面已经相当成熟。大众公司在第6代高尔夫车型上装备的1.4L TSI双增压系统汽油直喷发动机就采用了涡轮增压与机械增压相结合的双增压技术。发动机在较低转速下运行时,由机械增压器提供绝大部分的增压压力,发动机输出功率的增加主要来自于机械增压系统,此时涡轮增压器由于“涡轮迟滞”增压效果并不明显。待发动机转速上升到1500r/min时,涡轮增压器的增压效果开始增强,并与机械增压器共同为发动机功率的增加提供所需的增压压力。随着转速的不断提高,涡轮增压器的增压效果也在不断增强,与此同时,机械增压器的增压效果开始逐渐减弱。当发动机转速超过3500r/min时,由涡轮增压器提供全部的增压压力,发动机输出功率的增加全部来自于涡轮增压系统,此时机械增压器已经停止工作,以防止消耗发动机功率。应该说,双增压系统发动机很好地解决了机械增压系统
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