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身小力不虧 全面解析汽車渦輪增壓技術
發表時間:2010-03-19 09:14:50; 來源:
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當環境問題日益嚴重時，人們第一個想到的往往是如何讓有著環境污染的氣體消失，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一個比一個高。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污染上的問題，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措，還有一個舉措就是讓小排量汽車擁有大排量的動力，從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后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，今天我們要為大家解析的則是最為簡單也最為常見的渦輪增壓技術，其它兩種增壓技術我們會在日后進一步為大家介紹。 隨著汽車技術的發展，渦輪增壓技術也被分為：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，它們在原理和工作過程上十分相近，下面我們就來逐個為大家解析一下。 在這里我們先來說一下在現在市場上所銷售的車型中較為常見的單渦輪增壓技術。 渦輪增壓，英文名字為Turbo，它的引入是為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，由于賽事官方對于參加比賽車輛在發動機排量上有著限制，渦輪增壓技術的使用可以讓車輛既滿足了官方對于排量的要求，亦可以讓車輛得到更大的動力輸出。 其實在我們車上使用的渦輪增壓器就是一個空氣壓縮器，眾所周知汽車發動機是靠燃料在機體內部燃燒，將熱能轉化為動能的一個過程，也就是說車輛所得到的動能多少取決于燃料在機體內部燃燒時所發出的熱量。由于發動機的結構特點，以至于發動機內部得到的燃料量和助于燃料燃燒的氧氣量有限，所以要想提高燃料燃燒后所產生的熱能的只有通過適時的提高燃燒室中氧氣的含量與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后，我們下面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，通過進氣-壓縮-做功-排氣四沖程后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。從排氣門排出的高速廢棄，進入到渦輪機中并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，也就使得氣缸內的氧氣含量增加，在燃油含量與氧氣含量保持14.7空燃比的情況下提高了發動機內氣缸做工所產生的熱能，從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后，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1000r/min，但其達到最佳效果的轉速基本都處于1500r/min以上，渦輪增壓器的轉速升高到這個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生的滯后現象。 這一現象的出現也就引出了雙渦流渦輪增壓技術的使用，但是在這里我要強調的是，此處所說的雙渦流渦輪增壓技術和在平時我們更加常見的雙渦輪增壓技術則是兩個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普通的渦輪增壓器相同，其還是采用單渦輪形式，只不過它是將發動機的排氣歧管分為兩個導管，并將每三個氣缸中的6個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”的順序從氣缸內排出，而兩個導管則由于排氣時間上的不同前后依次將廢氣送入渦輪增壓器，也就使得渦輪增壓器受到前后兩股氣體的帶動，以避免原來單渦輪增壓器所常見的動力滯后現象。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，由于結構相對復雜，所以其成本也就較高。 雙渦輪增壓顧名思義由兩個渦輪的增壓技術，由于成本和結構的原因，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和壓氣機內斗配有兩個渦輪，通過兩個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后現象。 若將雙渦輪增壓發動機解體我們會看到兩組渦輪通過兩種方式連接，一種為串聯，另一種為并聯。 串聯形式渦輪通常是一大一小兩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;而并聯形式渦輪則是并列排列在排氣管中，按汽缸工作順序把1、2、3缸作為一組，4、5、6缸作為一組，每組三個汽缸的排氣驅動一個渦輪增壓器，而由于三缸的排氣間隔相等，所以增壓器轉動的也就較為平穩，再加上把三個汽缸分成一組也可以放置各缸之間的排氣干擾。 不過由于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，所以一般它只被配備在高檔的大排量車型上，最為典型的就是寶馬760Li上搭載的就是這種類型的渦輪增壓發動機。 說了這么多，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于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，畢竟其相比于單渦輪技術而言結構稍顯負責，并且成本也較高。最后的雙渦輪增壓技術則是這三款中結構最為復雜，成本最高的一項技術，再加上其更適合用在六缸發動機上，所以一般只有大排量車型才會使用這種渦輪增壓發動機。 |
