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什麼是渦輪增壓、機械增壓、雙增壓,看完你就明白了!

現在的汽車發動機,越來越多的採用了增壓技術,它能使小排氣量的發動機發出比較大的功率和扭矩。根據結構的不同,有渦輪增壓、機械增壓及雙增壓三種形式,他們的結構及工作原理如何呢?又有怎樣的優缺點呢?今天老侯來給大家說說。

渦輪增壓系統

渦輪增壓大家並不陌生,平時在車的尾部都可以看到諸如1.4T、2.0T等字樣,這說明了這輛車的發動機是帶渦輪增壓的。渦輪增壓(Turbocharger)簡稱Turbo或T。

渦輪增壓是利用發動機的廢氣帶動渦輪來壓縮進氣,從而提高發動機的功率和扭矩(一般能提高30~40%,個別發動機會調校的更高),使汽車的動力性更強。

渦輪增壓器主要由渦輪機和壓縮機兩部分組成,之間通過一根傳動軸連接。渦輪的進氣口與發動機排氣歧管相連,排氣口與排氣管相連;壓縮機的進氣口與進氣管相連,排氣口則接在進氣歧管上。

到底是怎樣實現增壓的呢?主要是通過發動機排出的廢氣衝擊渦輪高速運轉,從而帶動同軸的壓縮機高速轉動,強制地將增壓后的空氣壓送到氣缸中。

渦輪增壓主要是利用發動機廢氣的能量帶動壓縮機來實現對進氣的增壓,整個過程中基本不會消耗發動機的動力,擁有良好的加速持續性,但是在低速時渦輪不能及時介入,帶有一定的滯后性。

上圖是某增壓發動機的外特性曲線圖,可以看出,發動機的轉速低於1750轉/分鐘時,扭矩比較小;而在1750——4000轉/分鐘的範圍內,維持一個比較高的扭矩區間;當發動機轉速超過4000轉/分時,扭矩又會下降。一般把發動機轉速低於1750轉/分時,發動機扭矩較小、動力不足的現象稱為渦輪遲滯。

機械增壓系統

相對於渦輪增壓,機械增壓(Supercharger)的原理則有所不同。機械增壓主要是通過曲軸的動力帶動一個機械式的空氣壓縮機旋轉來壓縮空氣的。與渦輪增壓不同的是,機械增壓工作過程中會對發動機輸出的動力造成一定程度的損耗。

由於機械增壓器是直接由曲軸帶動的,發動機運轉時,增壓器也就開始工作了。所以在低轉速時,發動機的扭矩輸出表現也十分出色,而且空氣壓縮量是按照發動機轉速線性上升的,沒有渦輪增壓發動機介入那一刻的唐突,也沒有渦輪增壓發動機的低速遲滯。但是在發動機高速運轉時,機械增壓器對發動機動力的損耗也是很大的,動力提升不太明顯。

雙增壓系統

雙增壓發動機,顧名思義就是指一台發動機上裝有兩個增壓器。如一台發動機上採用兩個渦輪增壓器,則稱為雙渦輪增壓發動機。如一台發動機上採用一個渦輪增壓器+一個機械增壓器,則稱為混合式雙增壓發動機。

01

雙渦輪增壓發動機

如寶馬3.0L直列六缸發動機,採用的就是兩個渦輪增壓器。

針對廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現象,排氣管上並聯兩隻同樣的渦輪(每三個缸一組連接一個渦輪增壓器),在發動機低轉速的時候,較少的排氣即可驅動渦輪高速旋轉以產生足夠的進氣壓力,減小渦輪遲滯效應。

02

混合式雙增壓發動機

前面了解到,渦輪增壓器在低轉速時有遲滯現象,但高速時增壓值大,發動機動力提升明顯,而且基本不消耗發動機的動力;而機械增壓器,是發動機運轉直接驅動渦輪,沒有渦輪增壓的遲滯,但是是損耗部分動力、增壓值較低。那把它們結合一起就豈不是可以優勢互補了?

如大眾高爾夫GT上裝備的1.4升TSI發動機,設計師就把渦輪增壓器和機械增壓器結合到了一起。將機械增壓器安裝到發動機進氣系統上,渦輪增壓器安裝在排氣系統上,從而保證發動機在低速、中速和高速時都能有較好的增壓效果。

老侯點評:

發動機的這幾種增壓方式,各自有不同的特點。渦輪增壓低速動力不足;機械增壓高速動力不足,雙增壓發動機結構複雜,價格昂貴。未來,渦輪增壓是一個發展趨勢,工程師們正在努力消除渦輪遲滯現象,當這一難題解決后,增壓發動機的春天才真正到來。



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