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汽車改裝之雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)解析

2011-10-10 17:54| 發(fā)布者: 書(shū)生| 查看: 5132| 評(píng)論: 1|原作者: 未知

摘要: 當(dāng)傳統(tǒng)的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無(wú)法再滿足我們追求極致的駕駛推背感和對(duì)于車輛動(dòng)力性能的更高要求時(shí)，“發(fā)動(dòng)機(jī)增壓”這樣一個(gè)具有革命性和突破性的技術(shù)打破了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力性能提升方面的技術(shù)壁壘，使采用增壓技術(shù) ...

當(dāng)傳統(tǒng)的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無(wú)法再滿足我們追求極致的駕駛推背感和對(duì)于車輛動(dòng)力性能的更高要求時(shí)，“發(fā)動(dòng)機(jī)增壓”這樣一個(gè)具有革命性和突破性的技術(shù)打破了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力性能提升方面的技術(shù)壁壘，使采用增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)比相同排量的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)具有更加優(yōu)異的動(dòng)力性能。


汽車改裝之雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)解析 

   不過(guò)，在中國(guó)有句俗話，叫“好事成雙”，相比采用單增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)似乎更能表達(dá)中國(guó)人對(duì)于“好事成雙”這句話的理解。目前，包括寶馬和大眾在內(nèi)的多家汽車廠商都已經(jīng)在各自旗下的車型上裝備了雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。下面，我們就針對(duì)雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)，以上述2個(gè)汽車廠商的雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)作為具體實(shí)例進(jìn)行介紹。

    發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的種類

    眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理就是把汽油和空氣的混合氣吸入氣缸，然后由火花塞點(diǎn)燃，燃燒膨脹的氣體推動(dòng)活塞做功，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。但是由于油氣混合氣的量會(huì)受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率也會(huì)因此受到一定程度的限制。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行已經(jīng)處于最佳狀態(tài)，想要再增大輸出功率就只能依靠發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)通過(guò)壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來(lái)增加油氣混合氣的量，從而達(dá)到提高車輛動(dòng)力性能的目的。在介紹雙增壓系統(tǒng)之前，我們先來(lái)了解一下發(fā)動(dòng)機(jī)的幾種不同的增壓類型，其中比較常見(jiàn)的有機(jī)械增壓和渦輪增壓，氣波增壓由于機(jī)構(gòu)體積龐大，適用范圍較窄，在這里就不做詳細(xì)闡述了。

汽車改裝圖片 

機(jī)械增壓系統(tǒng)

機(jī)械增壓器（Supercharger）是由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸經(jīng)齒輪增速器驅(qū)動(dòng)的一種增壓裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，氣缸內(nèi)的油氣混合氣燃燒推動(dòng)活塞做功進(jìn)而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，曲軸驅(qū)動(dòng)機(jī)械增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，能夠達(dá)到增大進(jìn)氣壓力和加快空氣流動(dòng)速度的目的，使更多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管。由于進(jìn)氣量的增加，可相應(yīng)地增加供油量，從而可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。機(jī)械增壓能有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，尤其是低速增壓效果更好。另外，機(jī)械增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)容易匹配，結(jié)構(gòu)也比較緊湊。但是，由于驅(qū)動(dòng)機(jī)械增壓器需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率，因此燃油消耗率比非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)略高。

玩改車 

  渦輪增壓系統(tǒng)

    渦輪增壓也稱廢氣渦輪增壓，是目前最常見(jiàn)、應(yīng)用最普遍的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)。渦輪增壓器（Turbocharger）實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，由渦輪機(jī)和壓氣機(jī)組成，渦輪機(jī)和壓氣機(jī)又分別與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)相連。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，氣缸排出的廢氣進(jìn)入渦輪機(jī)，由廢氣能量推動(dòng)渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與其同軸安裝的壓氣機(jī)葉輪共同工作，使更多的新鮮空氣在壓氣機(jī)內(nèi)增壓后進(jìn)入氣缸，增加的空氣量使氣缸內(nèi)油氣混合氣的量也隨之增多，從而增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)增壓效果顯著，燃油經(jīng)濟(jì)性也比機(jī)械增壓和非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)要好，并且可大幅度地降低有害氣體的排放和發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平。其缺點(diǎn)是由于葉輪本身的慣性作用導(dǎo)致渦輪增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低、廢氣能量不足時(shí)無(wú)法有效工作，致使渦輪增壓器的響應(yīng)時(shí)間滯后，也就是我們通常所說(shuō)的“渦輪遲滯”現(xiàn)象，這也直接導(dǎo)致車輛在低速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率增加不明顯。而且在發(fā)動(dòng)機(jī)工況連續(xù)發(fā)生變化時(shí)，渦輪增壓器瞬時(shí)響應(yīng)速度較慢，致使汽車的加速性，尤其是低速加速性能較差。



雙渦輪增壓系統(tǒng)

    雙渦輪增壓系統(tǒng)，顧名思義，就是采用2個(gè)相互獨(dú)立的渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)。區(qū)別于常見(jiàn)的單渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在2個(gè)渦輪增壓器的共同作用下，進(jìn)氣效率大幅提升，增壓效果更加顯著。由于使用了2個(gè)渦輪增壓器，雙渦輪增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，因此多用于直列6缸和V型發(fā)動(dòng)機(jī)上，而單渦輪增壓系統(tǒng)則多用于直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)上。
    由于雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛動(dòng)力性能提升和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度方面所表現(xiàn)出來(lái)的突出優(yōu)勢(shì)，目前，包括寶馬在內(nèi)的多家汽車廠商都已經(jīng)在各自旗下的車型上采用了雙渦輪增壓的增壓型式。以寶馬在X6xDrive50i全能轎跑車型上裝備的4.4LV8雙渦輪增壓汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)為例，這款發(fā)動(dòng)機(jī)的雙渦輪增壓系統(tǒng)由2個(gè)大小完全一樣且呈并聯(lián)方式排列的渦輪增壓器組成。按照氣缸工作順序把1、3、5、7缸分為一組，2、4、6、8缸作為另一組。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，每組4個(gè)氣缸的排氣共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)渦輪增壓器，2個(gè)渦輪增壓器同時(shí)工作，在一定程度上緩解了“渦輪遲滯”現(xiàn)象對(duì)車輛低速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率快速增加所造成的不良影響。但是，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)并不能完全消除“渦輪遲滯”現(xiàn)象，畢竟，渦輪增壓器葉輪的慣性作用依然存在。只不過(guò)，我們僅是從雙渦輪增壓技術(shù)的角度出發(fā)來(lái)進(jìn)行分析，在實(shí)際使用中，雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)通常都裝備在直列6缸或V型等排量較大的發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的動(dòng)力性能已經(jīng)相當(dāng)優(yōu)異，駕駛者在駕車時(shí)也不會(huì)因?yàn)椤皽u輪遲滯”察覺(jué)到車輛在加速過(guò)程中的動(dòng)力滯后。

    渦輪增壓+機(jī)械增壓

    渦輪增壓加機(jī)械增壓，結(jié)果等于什么呢？答案當(dāng)然還是雙增壓系統(tǒng)。由于渦輪增壓系統(tǒng)和機(jī)械增壓系統(tǒng)分別擁有各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，因此，由1個(gè)渦輪增壓器和1個(gè)機(jī)械增壓器共同組成的雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)具備了渦輪增壓系統(tǒng)和機(jī)械增壓系統(tǒng)的雙重技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且使整合在一起的這兩種不同型式的增壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。大眾公司作為率先將采用渦輪增壓和機(jī)械增壓兩種不同增壓型式的雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用在量產(chǎn)車型上的汽車廠商，在雙增壓系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用方面已經(jīng)相當(dāng)成熟。

 

   大眾公司在第6代高爾夫車型上裝備的1.4LTSI雙增壓系統(tǒng)汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了渦輪增壓與機(jī)械增壓相結(jié)合的雙增壓技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，由機(jī)械增壓器提供絕大部分的增壓壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的增加主要來(lái)自于機(jī)械增壓系統(tǒng)，此時(shí)渦輪增壓器由于“渦輪遲滯”增壓效果并不明顯。待發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到1500r/min時(shí)，渦輪增壓器的增壓效果開(kāi)始增強(qiáng)，并與機(jī)械增壓器共同為發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增加提供所需的增壓壓力。隨著轉(zhuǎn)速的不斷提高，渦輪增壓器的增壓效果也在不斷增強(qiáng)，與此同時(shí)，機(jī)械增壓器的增壓效果開(kāi)始逐漸減弱。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)3500r/min時(shí)，由渦輪增壓器提供全部的增壓壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的增加全部來(lái)自于渦輪增壓系統(tǒng)，此時(shí)機(jī)械增壓器已經(jīng)停止工作，以防止消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率。應(yīng)該說(shuō)，雙增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)很好地解決了機(jī)械增壓系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性較差和渦輪增壓系統(tǒng)在低轉(zhuǎn)速時(shí)容易產(chǎn)生“渦輪遲滯”現(xiàn)象的問(wèn)題，但是，由于雙增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造要求也較高，因此，目前只在個(gè)別車型上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。

 


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