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涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机,涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮(位于进气道内),叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量就相应地得到增加,就可以增加发动机的输出功率了。
涡轮增压发动机的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。
双涡轮增压一般用于6缸以上发动机,奔驰、宝马、奥迪均推出了双涡轮发动机。
涡轮的转速和发动机转速是直接相关的,但是有些低转速下需要高功率的时候,就会遇到问题,那么目前的一个趋势是电动驱动的涡轮进行增压。
那么为什么目前没有电动涡轮呢?因为,以现有的技术水平,电动涡轮具有以下缺点:
1、效率不管是何种增压,其目的是增加进气量,增压器的转速是以十几万甚至几十万转计的,而电动机要达到如此的转速,耗费的能源远非现有电瓶能够承受;如果加大电瓶,势必增加车重,得不偿失;如果降低转速,那么增压的效果就会非常低。
2、电压
其实这算是1的延伸,不过还是单独列出来可能好理解一些,由于1的问题存在,那么如果想要提升电池的性能,那么现在汽车上12V电压是不足以满足电动增压器的需求的。。但是众所周知,人体的安全电压是36V,超过这个电压就必须对车上的电路系统做更充分的绝缘保护,这无疑会增加造车的成本,车辆安全性的风险也会增加。
3、寿命因为增压器需要长时间工作,势必给电池(组)带来很大压力,寿命会迅速下降。
当然,电动增压也并非一无是处,它具有以下优点:
1、工况稳定。涡轮增压和机械增压很容易因为汽车或者发动机运行方式的骤然改变而影响其工作效率,电机增压不存在以上问题。
2、废气涡轮需要发动机达到一定转速才能介入,而且停止时存在惯性,这就产生了迟滞。电动涡轮的介入和停止都可以是随时随地的,没有迟滞
3、其原理及构造更加简单,带来的好处就是安装方便、成本降低
高转速电子涡轮需要稳定的高压电流才能正常工作,电动涡轮没能大范围普及的主要原因就在于此。我们在某宝或者汽配城买回来改装的电动涡轮虽然可以接12V电源,但它对动力的提升不够明显,而且外加装件的可靠性也是一个值得深究的问题。目前在家用车领域里只有奥迪能把那套48V高压电源系统正式投入量产。
与传统涡轮增压不同的是,这颗电子涡轮在发动机启动的一刹那就开始工作,和传统涡轮要到一定转速才开始介入相比,这分明就是在起跑线上开挂。
在如此短的时间内要加速至9万转,普通车辆的12V电源肯定办不到。奥迪的解决办法是通过一个继电器控制的变压器将12V电压升至48V直流电,来直接驱动电子涡轮。
机械增压器采用皮带驱动的特性,因此增压器内部叶片转速与引擎转速是完全同步的。
工作原理:
1.在低转速时,由于废气涡轮的迟滞效应,大部分的增压压力都由机械增压器产生。发动机低转响应性更好,废气涡轮增压器的启动更加平顺。
2.当转速达到rpm时,两个增压器同时产生作用,总增压值达到2.5bar。随着转速提高,废气涡轮增压器使发动机获得更大的动力,而机械增压器由于摩擦的增大,增压效果逐渐降低。
3.当转速超过rpm时,发动机管理系统控制电磁离合器分离,使得机械增压器退出工作,减少摩擦损耗。此时,废气涡轮增压器完全提供发动机的增压压力。