气缸

涡轮增压机械增压,这两种增压技术究竟有

发布时间:2024/1/28 15:43:06   
#老司机聊汽车知识#

参考机型:

路虎发现53.0S-V6,kw/N·m(0~rpm)

坦克.0TT-V6,kw/N·m(1~rpm)

S是机械增压的缩写,T是涡轮增压的缩写,TT指双涡轮增压,六缸机可以理解为一排气缸连一组涡轮增压器,这样有利于控制增压和排气,并不是为了去提高增压的压力。

机械增压为什么很少有车辆使用了呢?原因应当很清晰了,看一看发现53.0S的扭矩曲线吧;很多人说机械增压器“没有迟滞”,这个说法没有错但暗示的观点是大错特错的,下图为机械增压器的概念。

所谓机械增压指的是增压器与发动机的曲轴刚性连接,以曲轴转动的方式带动增压器涡轮运转,这是个纯机械结构;其缺点也就非常突出了,增压器的转速由曲轴的转速来决定,那么就一定是“低转速增压效果差、高转速增压效果才能好”——内燃式发动机的转速指的正是曲轴每分钟的运转次数。量产车发动机的最高转速不过是六七千转,正常代步驾驶的转速只是两三千转。

那么即便机械增压器的转速是经过放大的,真实转速的极限也会很低;而增压器的转速直接决定增压压力的高低,增压的概念其实是压缩空气,压力高则能把更多的空气压缩到小小的燃烧室里,空气中的氧分子数量就会增多,概念如下。

燃油燃烧做功的基础是氧气,没有氧气就不能燃烧而产生热能了;由于内燃机做功的时间非常短,燃油是无法充分燃烧的,即便是热车后也不例外。那么想要提高动力无非就是去提高燃油燃烧的充分性,或者理解为燃油燃烧的速度的快慢,提高的方式就是提升参与反应的空气的氧含量。

所以增压压力越高、增压器转速越高,压缩空气中的氧含量也就会越高,反应到参数上就是扭矩会更大;所以这台3.0T的最大扭矩多出了50N·m,但最大的差异是该发动机在1转的时候就能达到N·m,而3.0S1rpm的扭矩要小很多,只有把转速拉升到0转才能达到N·m,中低转速区间的动力是明显弱的。为什么涡轮增压发动机的最大扭矩可以在那么宽的转速区间内维持峰值不变的输出呢?

这是涡轮增压系统的原理,其增压器不通过曲轴带动运转,而是用发动机正常运行时产生的高压排气来驱动;低转速起步的时候,发动机每分钟排除的废气也有几百升,转速数值的一半就是四冲程发动机每分钟点火做功的次数,也是排气的次数。大量的废气从狭窄的进气歧管里排出,必然会在歧管内产生高压的气流,那么结果就是“低转速、高压排气、涡轮高转运行”了;其压力会高到需要“泄压”,增压器的旁通阀就是在转速过高、压力过大的时候,把一部分尾气从涡轮之前直接排出,这样就能控制涡轮的转速和增压压力了。

优秀的涡轮增压发动机是没有迟滞的,起步时稍微加点油门就能达到上千转,此时的排气压力就足够驱动涡轮增压器运转,比如这台3.0T就能从转左右开始通过排气驱动涡轮转动,在~1转区间为增压压力的快速上升——起步就有增压,到了发动机1转,增压压力就会通过旁通阀来控制而不再改变,扭矩也就达到了N·m。

涡轮增压通过控制尾气增压,极速达到极限

机械增压通过曲轴转速增压,高转速等于高压力且损耗曲轴动力

这就是两者的差异。

很显然机械增压器是远不如涡轮增压器的,这就是涡轮增压技术会成为主流而机械增压几乎被淘汰的原因;而之所以有些汽车爱好者还在吹嘘这种技术,原因主要是动力较差的自然吸气发动机只能假装机械增压器,涡轮增压器是无法去改装的。

最理想的方案是车辆用电机驱动,涡轮增压发动机可以辅助驱动或者只用来发电,也就是插电混动或增程电动;原因为电机起步第一转即可爆发最大扭矩,内燃机需要通过大量喷油进气燃烧出足够多的热能来升高转速和提升排气压力,但只有转速足够高才能够增大进气喷油量,结果是起步阶段不论用什么增压技术都会有扭矩上升的迟滞;可是电机的能量来自动力电池组输入到电机的电流,电控单元起步起步即可让动力电池组以最大的电流输入到电机,那么起步瞬间就能够爆发最大扭矩了。

这个特点叫作“恒扭矩”,只有在高转速区间才会有些下滑,但电机的高转速往往都是一万多转的概念;所以在正常驾驶的时候就是扭矩可以不变,单纯依靠转速的升降来调整车速(不需要变速器),电机的爆发力则远胜内燃机,这就是高性能车为了都在放弃内燃机的原因。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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