渦輪增壓技術的原理很簡單,就是利用發動機的廢氣能量吹動廢氣渦輪葉片,讓同軸相連的壓縮渦輪葉片也跟着一起轉動,把壓縮後的空氣送入氣缸,提升發動機的進氣量,再給發動機多噴點汽油,來提升發動機的動力輸出
最大的好處就是可以在不提升排量的情況下,壓榨出更多的發動機動力。最大的缺點就是發動機運行工況變得更加惡劣,維修保養成本會增高,而且還會有“渦輪遲滞”的現象
這個渦輪遲滞就是當我們在踩下油門,到渦輪開始介入工作的時間差,也就是渦輪建立正壓的過程,這個過程的時間越長,渦輪遲滞的現象就會越明顯
由于廢氣和渦輪之間無法實現硬連接,當發動機轉速很低時,産生的廢氣不足以帶動渦輪葉片,就會出現動力輸出延遲的現象,就像小時候玩的風車一樣,用嘴吹總會有遲滞的過程,但是用手撥動,就會立即得到反饋
渦輪的遲滞反應到實際的駕駛中,可能就會出現“輕踩不走,重踩竄車”的現象。汽車工程師想出了各種辦法,但是渦輪遲滞的先天缺陷依然沒有得到根本解決
第一種解決方案就是低慣量渦輪,這個低慣量其實就是采用直徑更小的葉片,隻需要很少的廢氣就能驅動,在發動機1500轉左右就能實現增壓,有效緩解渦輪遲滞現象,提高渦輪的響應速度
但是低慣量渦輪隻能覆蓋中低速的工況範圍,中後段的動力輸出不足,所以隻适合用在家用車上
第二種解決方案就是采用二級渦輪增壓。既然低慣量渦輪可以覆蓋中低速的工況,那麼再加上一個大渦輪,就可以覆蓋高、中、低三個工況範圍,也就有了“一大一小”的串聯雙增壓系統
在低轉速時低慣量渦輪會先介入,保證中低轉速擁有充足的扭矩
當轉速達到一定值,大慣量渦輪的旁通閥會開啟,讓廢氣同時帶動兩顆渦輪,并且由于采用串聯結構,可以實現增壓疊加的效果,滿足發動機高轉速的工況要求
最典型的就是寶馬的3.0L雙渦輪發動機
V型發動機雖然也是兩顆渦輪,但是采用的是并聯的結構
因為V型發動機本身就是把氣缸分成了2組,擁有2套氣門結構,如果安裝渦輪增壓,自然也是兩邊各安裝1個,相互獨立,互不影響
第三種解決方案就是采用電動渦輪,就是把驅動渦輪葉片的“動力源”,從被動的廢氣驅動,改成了通過電機主動控制
電動渦輪被稱為渦輪遲滞的克星,但是在高轉速區間,電機的能耗也會增大,就算電機撐得住,一般的汽車電源也很能滿足要求
所以奧迪、沃爾沃、奔馳這些采用電動渦輪的車企,都是采用“廢氣 電動”的雙增壓模式,低速工況用電動渦輪,高速再切換到廢氣渦輪
這種增壓形式不僅結構複雜,成本高,而且電動增壓模塊也沒有純機械增壓穩定,後期的故障率也得不到保障
第四種解決方案就是機械增壓。也是改變了“動力源”,不用廢氣也不用電機,而是把渦輪通過皮帶連接到發動機的曲軸皮帶輪,通過曲軸運轉的扭力來帶動渦輪葉片
機械增壓也可以很好地解決渦輪遲滞的問題,但是由于需要占用發動機的功率,增壓效果并不理想
渦輪遲滞算是廢氣渦輪增壓技術的先天缺陷,各大車企為了解決這個問題也是想出了很多種解決方案,最終的目的都是為了實現更強的增壓效果,更短的渦輪遲滞現象
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