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渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)解析

作者: 汽配人網(wǎng) 發(fā)表于: 2013-01-11
  近年來(lái),隨著中國(guó)汽車業(yè)的發(fā)展,帶渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)的車也越來(lái)越多,我們?cè)诳窜囕v型號(hào)的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)看見有的車后面加了"T",如大眾的1.8T,而有的車后面加了"K",如奔馳的E200K。其實(shí)這些都是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的縮寫字母,所不同的是T代表的是渦輪增壓,他是英文字母TURBO的縮寫。而K則是代表機(jī)械增壓,它是德語(yǔ)KOMPRESSOR的縮寫。 

    發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器最早應(yīng)用于航空業(yè),它可以在不增加引擎排氣量前提下,通過(guò)引擎的自身力量來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)增壓器,將更高密度的空氣送入氣缸內(nèi),從而大幅度提升引擎的輸出功率。這項(xiàng)發(fā)明使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠盡可能地輕量化,同時(shí)又保持了相對(duì)較低的燃油消耗。隨著增壓技術(shù)的不斷成熟,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出機(jī)械,渦輪,復(fù)合式,慣性增壓等多種增壓器,不過(guò)比較常見的啊還是機(jī)械增壓與渦輪增壓器。 

    眾所周知,發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在汽缸內(nèi)燃燒作功來(lái)產(chǎn)生功率的,由于輸入的燃料量受到吸入汽缸內(nèi)空氣量的限制,因此發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率也會(huì)受到限制。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài),再增加輸出功率只能通過(guò)壓縮更多的空氣進(jìn)入汽缸來(lái)增加燃料量,從而提高燃燒作功能力。因此在目前的技術(shù)條件下,渦輪增壓器是惟一能使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。最早的渦輪增壓器是用于跑車或方程式賽車上的,這樣在那些發(fā)動(dòng)機(jī)排量受到限制的賽車比賽里面,發(fā)動(dòng)機(jī)就能夠獲得更大的功率。而對(duì)于一般用戶而言,買了帶“T”的車后,第一個(gè)反應(yīng)就是“比普通車的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的確強(qiáng)勁了不少!” 

    時(shí)下為廣大車友所津津樂(lè)道的TURBO,全稱TURBOCHARGER,也就是渦輪增壓系統(tǒng)。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后,其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比,可增加大約40%,甚至更多。另外,發(fā)動(dòng)機(jī)在采用了增壓技術(shù)后,還能提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放,可謂是一舉多得。 

    目前國(guó)內(nèi)可以買到的原裝搭載渦輪增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的車型并不多,基本上都是集中在少數(shù)幾個(gè)品牌上,除了上述提到的新車型外,還有一些中高級(jí)車上也可以見到,如大眾的帕薩特1.8T、國(guó)產(chǎn)的奧迪A6L2.0T、A41.8T等等。如果算上國(guó)外有量產(chǎn)的車型,則是多不勝數(shù),如SAAB的9-3、9-5,VOLCO的XC902.9T等等。不過(guò)最為車迷們津津樂(lè)道的,還是要算那些日本的高性能跑車了,其中最具代表性的就有:日產(chǎn)的SKYLINEGT-R、三菱槍騎兵EVOLUTION、斯巴魯翼豹WRXSTi、豐田SUPRA,以及馬自達(dá)的RX-7等。 

    大家可能會(huì)覺得渦輪增壓裝置非常復(fù)雜,但它的基本結(jié)構(gòu)和原理其實(shí)都并不復(fù)雜,渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連,排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連,排氣口接在進(jìn)氣歧管上,最后渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi),二者同軸剛性聯(lián)接。不過(guò),發(fā)動(dòng)機(jī)在采用廢氣渦輪增壓技術(shù)后,工作中的最高爆發(fā)壓力和平均溫度都將大幅度提高,因此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命會(huì)比同樣排量沒(méi)有經(jīng)過(guò)增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)要短,而且機(jī)械性能、潤(rùn)滑性能也都會(huì)受到影響。為了保證增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷條件下能可靠耐久地工作,必須在發(fā)動(dòng)機(jī)主要熱力參數(shù)的選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、工藝等方面做必要的改變,而不是簡(jiǎn)單地在發(fā)動(dòng)機(jī)上裝一個(gè)增壓器就行了。由于這個(gè)改變過(guò)程在實(shí)行中難度頗大,而且還要考慮增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配問(wèn)題,因此在一定程度上也限制了廢氣渦輪增壓技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。 

    渦輪增壓也有缺點(diǎn) 

    雖然渦輪增壓的確能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力,不過(guò)它的缺點(diǎn)也有不少,其中最明顯的就是動(dòng)力輸出反應(yīng)滯后。由于轉(zhuǎn)子的慣性作用,葉輪對(duì)油門的驟時(shí)變化反應(yīng)還是遲緩。從你大腳油門希望立即提速,到葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)將更多空氣壓進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)之間,存在一個(gè)時(shí)間差,而且這個(gè)時(shí)間還不短。一般經(jīng)過(guò)改良的渦輪也要至少2秒左右來(lái)增加或者減少進(jìn)氣的壓力。如果你要突然加速的話,瞬間會(huì)有提不上速度的感覺。 

    隨著技術(shù)的進(jìn)步,雖然各個(gè)使用渦輪增壓的廠家都在對(duì)渦輪增壓技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),但是由于結(jié)構(gòu)性的原因,渦輪增壓的汽車駕駛起來(lái)的感覺和大排量的汽車還是有一定的差異的。比如1.8T的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),在實(shí)際的行駛中,初段的提速能力速肯定不如2.4L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),但是只要度過(guò)了等待期,動(dòng)力還是會(huì)很快竄上來(lái),因此如果你要追求激烈駕駛的感覺的話,渦輪增壓的引擎其實(shí)并不適合你。不過(guò)如果經(jīng)常跑高速或者是上高原,渦輪增壓就會(huì)顯得特別有用。 

    如果你的經(jīng)常在城市內(nèi)行駛,那么就真的有必要考慮一下是否需要渦輪增壓了,因?yàn)闇u輪并不是隨時(shí)都在啟動(dòng)的,事實(shí)上在日常行車中,渦輪增壓的啟動(dòng)機(jī)會(huì)很少,甚至不使用,這就給渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的日常表現(xiàn)帶來(lái)影響。就拿斯巴魯翼豹的渦輪增壓器來(lái)說(shuō),它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速是在3500轉(zhuǎn)左右,最明顯的動(dòng)力輸出點(diǎn)則是在4000轉(zhuǎn)左右,這時(shí)候會(huì)有二次加速的感覺,并一直持續(xù)到6000轉(zhuǎn)甚至更高。而一般市內(nèi)駕駛我們的換檔實(shí)際都只是在2000-3000之間,5擋能夠上到3500轉(zhuǎn)估計(jì)速度都破120了,也就是說(shuō)除非你故意停留在低檔位,否則不超過(guò)120km的時(shí)速渦輪增壓根本無(wú)法啟動(dòng)。沒(méi)有渦輪增壓的啟動(dòng),你的1.8T其實(shí)還不如一部1.8的車,因?yàn)闆](méi)有啟動(dòng)的渦輪對(duì)于進(jìn)氣甚至還有一些阻力作用。 

    此外渦輪增壓還有維護(hù)保養(yǎng)方面的問(wèn)題,就拿寶來(lái)的1.8T來(lái)說(shuō),6萬(wàn)公里左右就要更換渦輪了,雖然次數(shù)不算多,畢竟給自己的車無(wú)形之中又增加了一筆維護(hù)保養(yǎng)費(fèi),這個(gè)對(duì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境還不是特別好的車主來(lái)說(shuō)特別值得注意。 

    另外,相對(duì)來(lái)說(shuō),廢氣渦輪增壓器與柴油機(jī)配合運(yùn)行時(shí),渦輪機(jī)允許工作的范圍較廣,高效率范圍也較寬,在配合運(yùn)行中產(chǎn)生的問(wèn)題較少,所以廢氣渦輪增壓技術(shù)在柴油機(jī)應(yīng)用的比較多。而對(duì)于汽油機(jī)在增壓后,提高了缸內(nèi)混合氣壓縮和燃燒氣體的溫度和壓力,提高了燃燒室受熱零件的熱負(fù)荷,很容易產(chǎn)生爆震。這也就是至今為止,增壓技術(shù)在汽油機(jī)上得不到廣泛應(yīng)用的主要原因。 

    【點(diǎn)評(píng)】 

    ①柴油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓比汽油更合適。 

    ②渦輪增壓的最大好處是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和扭矩比同排量的車大40%,也就是1.8T≈2.4L,但前提是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要高于2000轉(zhuǎn)以后渦輪才起作用,如果只是在城市里用車,渦輪的作用就發(fā)揮不出來(lái),1.8T頂多也就是1.8L的功率。 

    ③渦輪增壓后使用和保養(yǎng)都多了負(fù)擔(dān)。所以,一般城市使用,帶T的車作用也不大。