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[摘 要]采用涡轮增压技术是当今汽车发动机节能减排的重要手段之一。涡轮增压技术的发展,对于提高燃油经济性、降低排放有重大意义。文章对涡轮增压技术进行了介绍,阐述了其特性,并对该装置的组成和原理进行了探讨。
[关键词]涡轮增压;原理;特性
中图分类号:TG536 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)14-0072-01
当今,进入了一个汽车产业飞速发展的时期,世界各地的机动车保有量以前所未有的速度飞速增长。与此同时,作为制约汽车发展的重要因素之一的环境污染问题显得尤为突出。中国作为全世界汽车市场发展最快的国家,在此问题上更是成为了世界瞩目的焦点。面对这一严峻的形势,各大汽车品牌也在不断革新技术,降低排放,从而达到节能减排的目的。例如汽车发动机使用可变正时气门技术(VVT),利用电脑控制节气门的开度大小从而控制进气量,以保证汽油能达到最高的燃烧效率,减少油耗,降低排放。还有不少厂商在大力推行涡轮增压以及双离合变速箱等先进技术。今天就着重探讨一下有关涡轮增压的有关问题。
涡轮增压的英文名称为Turbo,一般来说在汽车的尾部看到Turbo或T字样,即表明此车装配了涡轮增压发动机。涡轮增压发动机即在普通发动机基础上增加了涡轮增压器和涡轮室得来,涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。通过涡轮增压器,可以在发动机工作效率不变的情况下增加输出功率,从而在相同油耗下获得更充沛的动力和更佳的性能。
首先介绍一下涡轮增压的工作原理:利用排出废气的能量冲击排气管道中的涡轮,同时带动进气管道的涡轮,使进气增压后送入气缸,从而获得更强的动力输出。由此也可以看出涡轮增压在提高发动机动力表现和节能减排方面有着先天的优势,不少厂商借着涡轮增压生产小排量发动机,在维持大排量的动力输出基础上降低了油耗,减少了排放。我们以当前市场上某品牌引以为傲的1.4T涡轮增压发动机为例,普通1.4升自然吸气发动机的最大输出功率不超过120匹马力,而当它换装了涡轮增压后,发动机输出功率轻轻松松突破150匹马力,超越了市场上大多数2.0升自然吸气发动机的动力表现。其最大功率与未装增压器时相比,可以增加40%甚至更高。一方面提高了燃油经济性、降低了尾气排放,另一方面也提高了化石燃料的利用率。
下面重点谈一下涡轮增压存在的一些不足:
1、涡轮滞后
我们由涡轮增压的工作原理知道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(位于排气管道内),涡轮又带动同轴的叶轮,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。由于叶轮的惯性作用对油门瞬时变化反应迟缓,使得驾驶者深踩油门时,从踩下油门的瞬间开始到叶轮转动将更多空气压进发动机中间有一个很明显的时间差,从而使动力输出不够线性,没有传统的自然吸气发动机输出直接,有一定的滞后性,也就是大家常说的涡轮滞后问题。
2、使用范围受限
目前市场上的涡轮增压发动机的涡轮增压器都需要发动机达到一定的转速才能工作,我们还以上文中那款1.4T涡轮增压发动机为例,它的涡轮增压器工作要求是发动机转速达到1750rpm,而当转速达到4500rpm时涡轮增压即停止工作。在目前城市的交通条件下看,汽车在拥堵的市区大行驶时,很多时候还没有等到涡轮工作就要减速甚至停车,启动次数少。更何况市场上还有很多的车型涡轮工作转速要2500rpm甚至3500rpm。它们在日常驾驶中使用次数更少。消费者虽然花了多出普通自然吸气发动机的价钱,却在最平常的驾驶中体现不出其价值。
3、使用成本高
第一由于涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮,长期处于高转速、高温的恶劣环境下,大大增加了涡轮损坏的几率。但是就目前的技术水平而言,如今的涡轮增压车型,涡轮使用寿命已经基本同整车的寿命。第二因为涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点,在为涡轮增压车型选择机油时要特殊考虑,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜块,油膜强度高和稳定性好。比起同排量的自然吸气发动机在机油上的花费就会多一些。第三因为涡轮增压器的价格十分昂贵,日常使用过程中要不断清洁空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。还要保持机油滤清器的清洁,防止杂质进入,影响涡轮增压寿命。第四由于涡轮增压器零件的精密程度高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修,不能在普通的维修点维修,进一步增加了维修成本。第五涡轮增压车型对于油品要求普遍较高,至少是95号(京)汽油,也就是大家通常俗称的“细粮”,燃烧费用也会相应提高一些。
4.结束语
在节能减排的大形势下,涡轮增压是汽车发动机发展的大势所趋。因此,各厂商应当从实际出发,根据不同地区的差异,做出特定的调校,能够让驾驶者在实际驾驶过程中充分感受到涡轮增压带来的驾驶乐趣与魅力。通过提升发动机的品质,积极进行技术革新,不断为汽车市场注入新鲜血液。
[关键词]涡轮增压;原理;特性
中图分类号:TG536 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)14-0072-01
当今,进入了一个汽车产业飞速发展的时期,世界各地的机动车保有量以前所未有的速度飞速增长。与此同时,作为制约汽车发展的重要因素之一的环境污染问题显得尤为突出。中国作为全世界汽车市场发展最快的国家,在此问题上更是成为了世界瞩目的焦点。面对这一严峻的形势,各大汽车品牌也在不断革新技术,降低排放,从而达到节能减排的目的。例如汽车发动机使用可变正时气门技术(VVT),利用电脑控制节气门的开度大小从而控制进气量,以保证汽油能达到最高的燃烧效率,减少油耗,降低排放。还有不少厂商在大力推行涡轮增压以及双离合变速箱等先进技术。今天就着重探讨一下有关涡轮增压的有关问题。
涡轮增压的英文名称为Turbo,一般来说在汽车的尾部看到Turbo或T字样,即表明此车装配了涡轮增压发动机。涡轮增压发动机即在普通发动机基础上增加了涡轮增压器和涡轮室得来,涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。通过涡轮增压器,可以在发动机工作效率不变的情况下增加输出功率,从而在相同油耗下获得更充沛的动力和更佳的性能。
首先介绍一下涡轮增压的工作原理:利用排出废气的能量冲击排气管道中的涡轮,同时带动进气管道的涡轮,使进气增压后送入气缸,从而获得更强的动力输出。由此也可以看出涡轮增压在提高发动机动力表现和节能减排方面有着先天的优势,不少厂商借着涡轮增压生产小排量发动机,在维持大排量的动力输出基础上降低了油耗,减少了排放。我们以当前市场上某品牌引以为傲的1.4T涡轮增压发动机为例,普通1.4升自然吸气发动机的最大输出功率不超过120匹马力,而当它换装了涡轮增压后,发动机输出功率轻轻松松突破150匹马力,超越了市场上大多数2.0升自然吸气发动机的动力表现。其最大功率与未装增压器时相比,可以增加40%甚至更高。一方面提高了燃油经济性、降低了尾气排放,另一方面也提高了化石燃料的利用率。
下面重点谈一下涡轮增压存在的一些不足:
1、涡轮滞后
我们由涡轮增压的工作原理知道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(位于排气管道内),涡轮又带动同轴的叶轮,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。由于叶轮的惯性作用对油门瞬时变化反应迟缓,使得驾驶者深踩油门时,从踩下油门的瞬间开始到叶轮转动将更多空气压进发动机中间有一个很明显的时间差,从而使动力输出不够线性,没有传统的自然吸气发动机输出直接,有一定的滞后性,也就是大家常说的涡轮滞后问题。
2、使用范围受限
目前市场上的涡轮增压发动机的涡轮增压器都需要发动机达到一定的转速才能工作,我们还以上文中那款1.4T涡轮增压发动机为例,它的涡轮增压器工作要求是发动机转速达到1750rpm,而当转速达到4500rpm时涡轮增压即停止工作。在目前城市的交通条件下看,汽车在拥堵的市区大行驶时,很多时候还没有等到涡轮工作就要减速甚至停车,启动次数少。更何况市场上还有很多的车型涡轮工作转速要2500rpm甚至3500rpm。它们在日常驾驶中使用次数更少。消费者虽然花了多出普通自然吸气发动机的价钱,却在最平常的驾驶中体现不出其价值。
3、使用成本高
第一由于涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮,长期处于高转速、高温的恶劣环境下,大大增加了涡轮损坏的几率。但是就目前的技术水平而言,如今的涡轮增压车型,涡轮使用寿命已经基本同整车的寿命。第二因为涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点,在为涡轮增压车型选择机油时要特殊考虑,所使用的机油必须抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜块,油膜强度高和稳定性好。比起同排量的自然吸气发动机在机油上的花费就会多一些。第三因为涡轮增压器的价格十分昂贵,日常使用过程中要不断清洁空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。还要保持机油滤清器的清洁,防止杂质进入,影响涡轮增压寿命。第四由于涡轮增压器零件的精密程度高,维修及安装时的工作环境要求很严格,因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修,不能在普通的维修点维修,进一步增加了维修成本。第五涡轮增压车型对于油品要求普遍较高,至少是95号(京)汽油,也就是大家通常俗称的“细粮”,燃烧费用也会相应提高一些。
4.结束语
在节能减排的大形势下,涡轮增压是汽车发动机发展的大势所趋。因此,各厂商应当从实际出发,根据不同地区的差异,做出特定的调校,能够让驾驶者在实际驾驶过程中充分感受到涡轮增压带来的驾驶乐趣与魅力。通过提升发动机的品质,积极进行技术革新,不断为汽车市场注入新鲜血液。