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“T”字当头双刃剑 冷眼看发动机增压技术

发布时间:2012年04月12日 18:40 | 进入汽车论坛 | 来源:卓众汽车网 | 手机看视频


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涡轮增压这个名词对于很多人来说已经不那么陌生了,国产轿车从1998年就开始应用了,从奥迪A6 1.8T、老宝来1.8T,到帕萨特B5 1.8T,再到现在的明锐、荣威550、荣威750、名爵7等,很多国内的合资品牌和自主品牌都已经广泛应用涡轮增压发动机技术。09年上海车展前后大众宣布将引入动力堪比自然吸气2.0发动机动力的1.4T发动机,装备在新宝来、朗逸和速腾等车型上,再一次引发了公众对涡轮增压技术的广泛关注。最近又有消息称,奇瑞将研制生产机械增压发动机,这是纯自主品牌继华晨之后又一家自主研发生产增压发动机领域的厂家。一时间,这种不用增加排量,却能大幅增加动力的办法受到了广泛追捧,似乎发展涡轮增压发动机成为一种潮流,大有取代自然吸气发动机之势。然而真的可以这样吗?买车的时候面对涡轮增压发动机车型和自然吸气发动机车型我们该如何选择呢?想必这些问题困扰了很多人,在这里我们先不表明立场,先来看看涡轮增压发动机的发展历程。

“T”字当头双刃剑 冷眼看发动机增压技术

首先澄清一个概念,那就是涡轮增压只是增压发动机的一种,汽车发动机的增压技术可分为机械增压和废气涡轮增压两种,其中废气涡轮增压技术也就是我们常说的涡轮增压因更高的能效比而应用得最为广泛。

说到涡轮增压技术,它已经有100多年历史了。在1905年Alfred Buchi博士就申请了第一款涡轮增压器的专利——动力驱动的轴向增压器。到了1961年,小轿车开始试探性地安装增压器,但因为瞬间产生的巨大压力和热量,使安装后效果并不理想。而来自于北欧瑞典的Saab萨博公司则是第一家把涡轮增压器应用到汽车产品上的汽车制造商,1977年问世的Saab萨博99汽车,使汽车发动机在应用涡轮增压技术上,真正开始走向成熟,它的到来同时宣告了汽车产业一个新时代的诞生。涡轮增压技术改写了“排量大小决定功率”的传统概念。

说到这,我们不难发现,涡轮增压技术在轿车领域已经应用了30多年了,涡轮增压的最大优点是可提高发动机的功率和扭矩,同时由于燃烧更充分,因此也可以降低排放。既然这么好的一项技术,为什么这么久都没能取代自然吸气发动机呢?其实这是由于涡轮增压技术的局限性造成的,这项技术优势明显,同时缺点也是明摆着的,可以说增压技术是一把双刃剑。

涡轮增压:好坏参半的双刃剑

涡轮增压的优点是显而易见的,它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器的相比,可增加大约40%甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率,或者说,一台小排量的发动机经增压后,可以产生较大排量发动机相同的功率。另外,发动机在采用了增压技术后,还能提高燃油经济性和降低尾气排放。相对于优点,增压发动机的缺点主要表现在以下几个方面。

制造复杂成本高。发动机在采用废气涡轮增压技术后,工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高,从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下,能可靠耐久地工作,必须在发动机主要热力参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面作必要的改变,而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。由于这个改变过程在实行中难度颇大,而且还要考虑增压器与发动机的匹配问题,因此在一定程度上也限制了废气涡轮增压技术在发动机上的应用。相对来说,废气涡轮增压器与柴油机配合运行时,涡轮机允许工作的范围较广,高效率范围也较宽,在配合运行中产生的问题较少,所以废气涡轮增压技术在柴油机应用的比较多。而对于汽油机在增压后,提高了缸内混合气压缩和燃烧气体的温度和压力,提高了燃烧室受热零件的热负荷,很容易产生爆震。这也就是至今为止,增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。

加速迟滞,且提速非线性。涡轮增压技术是靠发动机排出的废气驱动涡轮,然后由涡轮带动同一根轴上的压气机叶轮,将更多的空气压入气缸。由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要超过1秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这对于要突然加速或超车的汽车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。另外,涡轮增压发动机还存在一个加速非线性的问题,那就是在低转速的时候由于废气所含动能较小,此时涡轮增压不启动,再达到一定转速之后涡轮增压才开始,但增压一旦开始,发动机的功率就会大幅提升,功率提升的突然性使整车的加速性有个跳跃的过程,这种非线性的加速让驾乘者很不舒服。

维护成本高。涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上,处在高温,高压和高速运转的工作状况下,其工作环境非常恶劣,工作要求又比较苛刻,因此除了对制造的材料和加工技术都要求很高外,对涡轮增压器轴的润滑也非常困难。解决这一问题的代价是增加成本。另外,由于熄火后涡轮增压器还会由于惯性运转一段时间,而这时却由于发动机停机而缺少润滑,即便是增加了冷却装置,也不能根除这一顽疾,因此如果使用不当,很容易造成涡轮增压器损坏,涡轮增压器售价很高,国产的最低也要4000元左右,进口的在2-3万元之间,进而增加了维护成本。

机械增压方式遇到转速瓶颈。机械增压器是要靠发动机曲轴通过皮带轮驱动的,因此本身就是以牺牲部分动力来实现更大动力的提升,但是由于发动机转速有限,机械增压器的转速远远达不到废气涡轮增压器的转速,因此效率低。机械增压只适合在低转速时使用,在高转速的时候由于增压器效率较低,因此如何能将两种增压器相结合就完美了。而这种双增压发动机已经在大众的TSI发动机上应用了,效果很不错。

涡轮增压推广的关键:技术进步

如今的涡轮增压器无论从外形尺寸,还是从性能上看,都是第一代涡轮增压器无可比拟的,现在的涡轮增压器越来越小型化,效率越来越高。从中我们不难发现,如果要想推广涡轮增压技术,技术进步是唯一的出路。自从涡轮增压器面世以来,人们就经常对它进行技术改造,例如提高加工精度,尽量减少涡轮与涡轮室内壁的间隙,以便提高废气能量利用率;采用新型材料陶瓷,利用陶瓷的耐热高,刚度强,重量轻的优点,可以将涡轮增压器做得更加紧凑,体积更少,而且能减少涡轮的“滞后响应”时间。

涡轮增压车型选购原则:看用车

是否选购涡轮增压车型首先要看你的用车环境,如果你经常在城市拥堵路况开车,那你就大可不必购买涡轮增压车型了。原因前面提到过,涡轮增压器在低转速的时候不工作,通常要在2000rpm以上才能工作。而在城市拥堵路况下,涡轮增压工作机会会很少,造成了浪费,而且还会缩短涡轮增压器的寿命。

其次我们要看个人的驾驶需求。如果爱好高速驾驶,那么最好是选择涡轮增压发动机,因为在增压器启动后,发动机的功率和扭矩大幅提升,很容易享受高速行驶时欢畅淋漓的飚车感受。

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  • 帕萨特: 帕萨特passat是一种由水冷发动机带动的前轮驱动轿车。“passat”本意是一股季风的名字,每年均匀而稳定地从大西洋南部吹向赤道方向,坚持而执着,恒久不变。和它的名字一样,几乎所有帕萨特(passat)的水滴状的外形都让人感觉到无与伦比的流畅。自从1974年首次面市以来,在欧洲取得了巨大成功。1999年生产的全新帕萨特更是风靡世界。经历6代的发展,全球销量已高达1130万辆。 来自:互动百科