导言:
骑自行车上坡时,前半段还算轻松,但越到顶端越觉得怎么踩都费劲,这时候如果有人在背后推一把,马上就轻松许多。而发动机在加速、超车或爬坡时也会遇到同样的问题,当短时间内需要爆发更强的动力时,光靠自然吸气往往难以满足,但如果配备了涡轮增压,动力也轻松而至。
走进任何一个停车场绕一圈你会发现,不论是国产车、德系还是日系,很多车型的尾部都会标着一个字母“T”,比如1.5T、2.0T、3.0T。这个“T”就是“Turbo”的缩写,代表着搭载了涡轮增压系统。涡轮增压通过利用废气推动涡轮,将更多空气压进发动机,让燃烧更充分,从而提升动力。如今,涡轮增压几乎已经成为发动机提升动力的标配。
涡轮增压系统基本结构
网上很多时候在介绍汽车发动机时,常会直接说某车型搭载了“涡轮增压发动机”,听起来好像“涡轮增压”是一种特别的发动机类型。但实际上涡轮增压本身并不是发动机的组成部分,而是一套安装在发动机上的增压装置,属于发动机附件系统中的一环。因为它的动力来源正是发动机排出的高温废气,所以它被安装在发动机靠近排气歧管的位置。
涡轮增压系统基本结构
涡轮增压装置整体外形不大,一般是一个鼓状的金属壳体,外表包裹着一圈复杂的进气管和排气管,乍一看像是一只蜗牛的外壳。结构上,涡轮增压系统的结构可以大致分为三部分,涡轮端、压气端和中央轴承系统,此外还有与发动机相连的进气与排气管路。涡轮端靠近发动机排气歧管,由一个蜗壳和内部的叶轮组成,主要作用是利用发动机排出的高温废气推动叶轮旋转。
压气端也就是增压机,结构和涡轮端相似,不过任务相反,它负责吸入并压缩空气,形成高密度进气,再通过中冷器冷却后输送进气缸,提升燃烧效率。两端叶轮通过一根高速旋转的轴相连,并由中央的轴承系统支撑。此外,它还需配合一套进气管、排气通道和泄压装置,确保空气顺利流动、压力稳定不超标。
涡轮增压系统工作原理
当废气从排气歧管流出后,首先进入安装在一侧的涡轮蜗壳,沿着内部的曲线路径推动涡轮叶片旋转,旋转的动力通过连接涡轮和压气机的转轴传递到另一端的压气叶轮。
涡轮增压系统工作过程
此时,压气叶轮开始从进气管吸入空气,在旋转中对空气进行加速压缩,使空气密度升高。压缩后的空气温度会上升,为了避免高温进气降低燃烧效率,空气会被引导进入中冷器进行冷却。冷却后的高密度空气再进入进气歧管,最终被气门吸入发动机气缸。由于进入气缸的空气量比自然吸气更多,喷油系统会相应增加喷油量,这样一来,气缸内的燃烧更充分,推动活塞的力量也更强,发动机的动力输出随之提升。
什么是涡轮迟滞
提到涡轮增压,很多人一定听过“涡轮迟滞”这个词。涡轮迟滞的原因在于发动机刚启动或处于低转速时,排出的废气量和压力不能迅速驱动涡轮叶轮旋转。
梅赛德斯AMG曾用F1技术解决涡轮迟滞
这样一来,当驾驶者踩下油门后,涡轮增压系统反应存在一定的延迟,通常需要0.5到2秒的时间来提升动力,而这段时间就被称为“涡轮迟滞”。
结语
真正出色的技术并不是非得复杂高深,它也可以是简单的把原本被浪费的部分重新利用起来。就像动能回收系统,把本要浪费的制动力转化为电能;启停技术在短暂停车时关闭发动机减少油耗;而涡轮增压同样是从发动机废气中回收能量。而这些看似微不足道的一点点能量,长久下来却能带来不可估量的节能效果。
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