渦輪增壓自1905年發(fā)明以來已有一百多年歷史了,然而在早些時候,它卻并不受待見。著名車評人Jeremy Clarkson(大猩猩)就曾表示:“渦輪增壓是給弱者用的”,“上渦輪增壓,說明你的氣缸數(shù)不夠”。
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隨著技術(shù)的發(fā)展,渦輪增壓技術(shù)也逐漸成熟,大猩猩在試駕阿爾法羅密歐Stelvio這款2.0T的車型后也是對其贊不絕口。雖然目前新上市的車型,大部分都是渦輪增壓了,但是同樣是帶“T”,用的技術(shù)可不一定一樣。在聊這個之前,我們先來說說傳統(tǒng)渦輪增壓有哪些缺陷,為何會讓大猩猩如此深惡痛絕?
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渦輪增壓是通過氣缸排出的廢氣來推動排氣端的渦扇,排氣端的渦扇轉(zhuǎn)動則帶動同軸的進氣端渦扇轉(zhuǎn)動,從而增加進氣量。氧氣更多了,燃燒效果自然更好,發(fā)動機功率也就得到了提升。但是這個渦扇不是你想轉(zhuǎn)它就會轉(zhuǎn)起來的,傳統(tǒng)的渦輪增壓器往往需要發(fā)動機達到3000轉(zhuǎn)左右才能產(chǎn)生渦輪正常運轉(zhuǎn)的廢氣。駕駛起來就感覺3000轉(zhuǎn)以下,光給油不走,突破了3000轉(zhuǎn)后又一下子躥出去,這也稱之為“渦輪遲滯”現(xiàn)象,駕駛體驗并不友好。
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如果是四缸發(fā)動機配備的渦輪增壓器,還要考慮一個排氣脈沖干擾的問題。發(fā)動機一個排氣脈沖會讓曲軸旋轉(zhuǎn)大概240度,而一個完整循環(huán)是720度,這意味著兩個排氣脈沖總會相互干擾的時候。確切的說是前一個脈沖的排氣影響下一個脈沖的進氣,所以作用在渦扇上面的力并不連續(xù)。
那么,為了應(yīng)對這些問題,現(xiàn)在的渦輪增壓都有哪些變化呢?
小慣量渦輪增壓器
既然渦扇不那么容易推動,那么把它做小一些,做輕一些不就可以了?這就是小慣量渦輪增壓器的設(shè)計初衷,因為更小、更輕,當發(fā)動機達到1000多轉(zhuǎn)的時候,這種渦輪就可以進入正常工作狀態(tài)?,F(xiàn)在上市的大部分小排量車型都是用的小慣量渦輪增壓器,渦輪遲滯現(xiàn)象并不明顯。
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但小慣量渦輪增壓器的缺點也很明顯,其在中轉(zhuǎn)速區(qū)間的增壓效果并不如意,在高轉(zhuǎn)速區(qū)間甚至?xí)a(chǎn)生回壓。類似我們騎自行車,掛在高擋位騎到一定速度后,你再踩會有雙腳踏空的感覺。所以這種渦輪增壓器對于發(fā)動機最大功率的提升不明顯,一般不會出現(xiàn)在運動車型上。
雙渦管渦輪增壓器
為解決脈沖干擾的問題,出現(xiàn)了雙渦管渦輪增壓器,即將相鄰點火的氣缸排出的廢氣分開。這樣做的好處是兩個相鄰排氣脈沖不會產(chǎn)生影響,那么作用在渦輪渦扇上面的力也就更連續(xù),增壓效果自然更好。
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雙渦管渦輪增壓器只是優(yōu)化了四缸發(fā)動機的渦輪效率,對發(fā)動機最大功率的提升較明顯,但對于低轉(zhuǎn)速時的渦輪遲滯現(xiàn)象,并沒有明顯改善。
可變截面渦輪增壓器
不知道大家小時候有沒有玩過水龍頭皮管,當水龍頭開度一定時,我們把出水口出水口那頭的皮管捏小,那么水流速度會加快,帶來更大的沖力??勺兘孛鏈u輪增壓器就使用了類似的原理,當?shù)娃D(zhuǎn)速,廢氣不足以推動渦扇正常轉(zhuǎn)動時,減小廢氣進入渦輪的截面積,從而提高廢氣的流速,讓渦扇變得更容易推動。
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當轉(zhuǎn)速上來后,增加廢氣進入渦輪的截面積,那么它又像是一款傳統(tǒng)的渦輪增壓器了。這種渦輪增壓器對于渦輪渦輪遲滯現(xiàn)象改善明顯,在高轉(zhuǎn)時也能提供高強度的增壓效果,非要說它的缺點,大概就是貴了吧。
電子渦輪增壓器
可變截面渦輪增壓器只是對渦輪遲滯現(xiàn)象有明顯改善,并不是根除,那么有沒有一勞永逸的辦法呢?電子渦輪增壓器就是一個辦法,在低轉(zhuǎn)速時,完全靠電機來帶動渦輪轉(zhuǎn)動,當廢氣已經(jīng)足夠推動渦扇正常轉(zhuǎn)動時,關(guān)閉電機,它又變成一個傳統(tǒng)渦輪增壓器了。
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電子渦輪增壓器需要一個獨立驅(qū)動渦輪的電機,那么傳統(tǒng)的12V車載蓄電池就顯得有點不夠看了,所以我們需要一套48V的輕混系統(tǒng)。這套渦輪增壓器雖然比較完美的解決了傳統(tǒng)渦輪增壓器的問題,但是不管是增壓器本身成本還是48V輕混系統(tǒng)的成本,都是較高的。電子渦輪增壓器目前也僅出現(xiàn)在奧迪SQ7(柴油版)和全新一代奔馳GLE上面。
總結(jié):兩個小小的“風(fēng)扇”原來也聚集了無數(shù)研究人員的心血,而在越來越優(yōu)秀的渦輪增壓面前,你是否仍愿堅持“自吸大法好”呢?
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