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涡轮增压发动机优缺点解析

作者:婷婷张 · 发布时间:2020-01-31 12:34:34

  近年来,随着中国汽车业的发展,带涡轮增压的发动机的车也越来越多,我们在看车辆型号的时候,经常会看见有的车后面加了"T",如大众的1.8T,而有的车后面加了"K",如奔驰的E200K。其实这些都是增压发动机的缩写字母,所不同的是T代表的是涡轮增压,他是英文字母TURBO的缩写。而K则是代表机械增压,它是德语KOMPRESSOR的缩写。

发动机增压器最早应用于航空业,它可以在不增加引擎排气量前提下,通过引擎的自身力量来驱动一个增压器,将更高密度的空气送入气缸内,从而大幅度提升引擎的输出功率。这项发明使得发动机能够尽可能地轻量化,同时又保持了相对较低的燃油消耗。随着增压技术的不断成熟,现在已经发展出机械,涡轮,复合式,惯性增压等多种增压器,不过比较常见的啊还是机械增压与涡轮增压器。

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。最早的涡轮增压器是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。而对于一般用户而言,买了带“T”的车后,第一个反应就是“比普通车的自然吸气发动机的确强劲了不少!”

时下为广大车友所津津乐道的TURBO,全称TURBOCHARGER,也就是涡轮增压系统。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。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,可谓是一举多得。

目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统发动机的车型并不多,基本上都是集中在少数几个品牌上,除了上述提到的新车型外,还有一些中高级车上也可以见到,如大众的帕萨特1.8T、国产的奥迪A6L2.0T、A41.8T等等。如果算上国外有量产的车型,则是多不胜数,如SAAB的9-3、9-5,VOLCO的XC902.9T等等。不过最为车迷们津津乐道的,还是要算那些日本的高性能跑车了,其中最具代表性的就有:日产的SKYLINEGT-R、三菱枪骑兵EVOLUTION、斯巴鲁翼豹WRXSTi、丰田SUPRA,以及马自达的RX-7等。

大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,但它的基本结构和原理其实都并不复杂,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。不过,发动机在采用废气涡轮增压技术后,工作中的最高爆发压力和平均温度都将大幅度提高,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、润滑性能也都会受到影响。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、工艺等方面做必要的改变,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。

涡轮增压也有缺点

虽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。由于转子的惯性作用,叶轮对油门的骤时变化反应还是迟缓。从你大脚油门希望立即提速,到叶轮高速转动将更多空气压进发动机之间,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也要至少2秒左右来增加或者减少进气的压力。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,但是由于结构性的原因,涡轮增压的汽车驾驶起来的感觉和大排量的汽车还是有一定的差异的。比如1.8T的涡轮增压发动机,在实际的行驶中,初段的提速能力速肯定不如2.4L自然吸气发动机,但是只要度过了等待期,动力还是会很快窜上来,因此如果你要追求激烈驾驶的感觉的话,涡轮增压的引擎其实并不适合你。不过如果经常跑高速或者是上高原,涡轮增压就会显得特别有用。

如果你的经常在城市内行驶,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。就拿斯巴鲁翼豹的涡轮增压器来说,它的启动转速是在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。而一般市内驾驶我们的换档实际都只是在2000-3000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120km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其实还不如一部1.8的车,因为没有启动的涡轮对于进气甚至还有一些阻力作用。

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是特别好的车主来说特别值得注意。

另外,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。

【点评】

①柴油发动机涡轮增压比汽油更合适。

②涡轮增压的最大好处是发动机的最大功率和扭矩比同排量的车大40%,也就是1.8T≈2.4L,但前提是发动机转速要高于2000转以后涡轮才起作用,如果只是在城市里用车,涡轮的作用就发挥不出来,1.8T顶多也就是1.8L的功率。

③涡轮增压后使用和保养都多了负担。所以,一般城市使用,带T的车作用也不大。

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