身小力不虧 全麵解析汽車渦輪增壓技術
當環境問題日益嚴(yan) 重時,人們(men) 第一個(ge) 想到的往往是如何讓有著環境汙染的氣體(ti) 消失,但是這樣做的成本也是很巨大的,所以也就出現了現在的汽車市場上那些混合動力車型的售價(jia) 一個(ge) 比一個(ge) 高。實際上在這些混合動力車型出現之前各大汽車廠家就已經注意到汽車在環境汙染上的問題,提高尾氣排放標準、在車輛上加裝三元催化裝置,這些都是針對環境保護做出的舉(ju) 措,還有一個(ge) 舉(ju) 措就是讓小排量汽車擁有大排量的動力,從(cong) 而提高車輛的燃燒效率,而這也就使得增壓技術孕育而生。
增壓技術被使用在汽車上之後一共擁有著三種類型。即渦輪增壓技術、機械增壓技術和氣波增壓技術,今天我們(men) 要為(wei) 大家解析的則是最為(wei) 簡單也最為(wei) 常見的渦輪增壓技術,其它兩(liang) 種增壓技術我們(men) 會(hui) 在日後進一步為(wei) 大家介紹。
隨著汽車技術的發展,渦輪增壓技術也被分為(wei) :單渦輪增壓技術、雙渦流單渦輪增壓技術和雙渦輪增壓技術,它們(men) 在原理和工作過程上十分相近,下麵我們(men) 就來逐個(ge) 為(wei) 大家解析一下。
在這裏我們(men) 先來說一下在現在市場上所銷售的車型中較為(wei) 常見的單渦輪增壓技術。
渦輪增壓,英文名字為(wei) Turbo,它的引入是為(wei) 了讓車輛的發動機可以在不改變缸徑(排量)的前提下輸出更強勁的動力。而它達到這種效果主要是依靠提高發動機進氣量,從(cong) 而提高發動機的功率和扭矩,讓車子更有勁。
最初渦輪增壓技術是被用在各種賽車上的,由於(yu) 賽事官方對於(yu) 參加比賽車輛在發動機排量上有著限製,渦輪增壓技術的使用可以讓車輛既滿足了官方對於(yu) 排量的要求,亦可以讓車輛得到更大的動力輸出。
其實在我們(men) 車上使用的渦輪增壓器就是一個(ge) 空氣壓縮器,眾(zhong) 所周知汽車發動機是靠燃料在機體(ti) 內(nei) 部燃燒,將熱能轉化為(wei) 動能的一個(ge) 過程,也就是說車輛所得到的動能多少取決(jue) 於(yu) 燃料在機體(ti) 內(nei) 部燃燒時所發出的熱量。由於(yu) 發動機的結構特點,以至於(yu) 發動機內(nei) 部得到的燃料量和助於(yu) 燃料燃燒的氧氣量有限,所以要想提高燃料燃燒後所產(chan) 生的熱能的隻有通過適時的提高燃燒室中氧氣的含量與(yu) 燃油的含量來達到提高功力的效果,因此渦輪增壓技術也就被使用到了汽車發動機上。
了解完渦輪增壓技術的原理後,我們(men) 下麵就來看看一款普通的渦輪增壓發動機的工作過程是怎樣的。
一般車用渦輪增壓器由離心式壓氣機、徑流式渦輪機和中間體(ti) 三部分組成。離心式壓氣機有進氣道、壓氣機葉輪、無葉式擴壓管及壓氣機蝸殼組成;渦輪機則由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成;而渦輪機葉輪、壓氣機葉輪和密封套則就組成了渦輪增壓器的轉子。
當發動機運行時燃油混合氣通過進氣歧管進入到氣缸內(nei) ,通過進氣-壓縮-做功-排氣四衝(chong) 程後通過排氣歧管排除到汽缸外,而就在廢棄被排出到汽缸外時渦輪增壓器就開始發揮作用了。從(cong) 排氣門排出的高速廢棄,進入到渦輪機中並帶動渦輪機中的葉輪轉動,渦輪機葉輪轉動的同時也帶動壓氣機葉輪進行轉動,隨著壓氣機葉輪的快速轉動,它帶入了大量的新鮮空氣,這些空氣被高壓打入進氣門,也就使得氣缸內(nei) 的氧氣含量增加,在燃油含量與(yu) 氧氣含量保持14.7空燃比的情況下提高了發動機內(nei) 氣缸做工所產(chan) 生的熱能,從(cong) 而在完成在不改變車輛排量的條件下提高車輛動力的任務。
明白了渦輪增壓器的工作原理和過程後,雙渦流渦輪增壓技術就好解釋的多了,一般汽車上的單渦輪增壓器怠速工作轉速為(wei) 1000r/min,但其達到最佳效果的轉速基本都處於(yu) 1500r/min以上,渦輪增壓器的轉速升高到這個(ge) 最佳效果轉速需要一段時間,也就是大家所常見的單渦輪增壓器所產(chan) 生的滯後現象。
這一現象的出現也就引出了雙渦流渦輪增壓技術的使用,但是在這裏我要強調的是,此處所說的雙渦流渦輪增壓技術和在平時我們(men) 更加常見的雙渦輪增壓技術則是兩(liang) 個(ge) 完全不同的增壓技術。
所謂的雙渦流渦輪增壓技術在渦輪增壓器的結構上基本上與(yu) 普通的渦輪增壓器相同,其還是采用單渦輪形式,隻不過它是將發動機的排氣歧管分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 導管,並將每三個(ge) 氣缸中的6個(ge) 排氣門接通在一根導管上通向渦輪增壓器,廢棄依舊按照按照“1-5-3-6-2-4”的順序從(cong) 氣缸內(nei) 排出,而兩(liang) 個(ge) 導管則由於(yu) 排氣時間上的不同前後依次將廢氣送入渦輪增壓器,也就使得渦輪增壓器受到前後兩(liang) 股氣體(ti) 的帶動,以避免原來單渦輪增壓器所常見的動力滯後現象。市場上被裝在此種雙渦流單渦輪增壓發動機的有沃爾沃S80L和沃爾沃XC60,由於(yu) 結構相對複雜,所以其成本也就較高。
雙渦輪增壓顧名思義(yi) 由兩(liang) 個(ge) 渦輪的增壓技術,由於(yu) 成本和結構的原因,雙渦輪增壓技術一般被使用在配有六缸發動機的車型上,采用雙渦輪增壓技術的發動機在渦輪增壓器的渦輪機內(nei) 和壓氣機內(nei) 鬥配有兩(liang) 個(ge) 渦輪,通過兩(liang) 個(ge) 渦輪的交替工作來減輕單渦輪增壓發動機中常見的動力之後現象。
若將雙渦輪增壓發動機解體(ti) 我們(men) 會(hui) 看到兩(liang) 組渦輪通過兩(liang) 種方式連接,一種為(wei) 串聯,另一種為(wei) 並聯。
串聯形式渦輪通常是一大一小兩(liang) 組渦輪串聯搭配而成,低轉時推動反應較快的小渦輪,使低轉扭力豐(feng) 厚高轉時大渦輪介入,提供充足的進氣量,功率輸出得以提高;而並聯形式渦輪則是並列排列在排氣管中,按汽缸工作順序把1、2、3缸作為(wei) 一組,4、5、6缸作為(wei) 一組,每組三個(ge) 汽缸的排氣驅動一個(ge) 渦輪增壓器,而由於(yu) 三缸的排氣間隔相等,所以增壓器轉動的也就較為(wei) 平穩,再加上把三個(ge) 汽缸分成一組也可以放置各缸之間的排氣幹擾。
不過由於(yu) 這種雙渦流增壓發動機在結構和成本上比雙渦流單渦輪增壓發動機都要高,所以一般它隻被配備在高檔的大排量車型上,最為(wei) 典型的就是寶馬760Li上搭載的就是這種類型的渦輪增壓發動機。
說了這麽(me) 多,相信您對汽車渦輪增壓技術也有了或多或少的了解,而這三種渦輪增壓技術由於(yu) 各自不同的結構有著不同的特點,單渦輪增壓技術結構簡單、成本低,是現在大部分渦輪增壓車型所采用的渦輪增壓技術。雙渦流單渦輪增壓技術目前主要被使用在沃爾沃S80L和沃爾沃XC60上,畢竟其相比於(yu) 單渦輪技術而言結構稍顯負責,並且成本也較高。最後的雙渦輪增壓技術則是這三款中結構最為(wei) 複雜,成本最高的一項技術,再加上其更適合用在六缸發動機上,所以一般隻有大排量車型才會(hui) 使用這種渦輪增壓發動機。
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