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发动机增压(双增压发动机)

现在越来越多的车型搭载涡轮增压发动机了葡萄京手机app,涡轮增压技术越来越先进与完善,大家对涡轮增压也从原先的敬畏到现在的平淡接受。但是还是有很多人多涡轮增压发动机有很多质疑,还有在使用保养灯方面的误区。今天我们就来详细的说说这个涡轮增压技术,说说它的工作原理、认知误区、使用维修注意事项等。

发动机增压

首先来说说涡轮增压技术是如何产生的。其实它最早是应用在飞机上的强制进气技术。在上世纪三四十年代的飞机都是往复活塞式发动机,它的工作需要大量的空气,但是飞机飞上高空后,空气稀薄,飞机进气不足,导致飞机功率大幅度下降,严重影响了飞机的性能。为此,美国军方要求研制增强飞机进气的装置,涡轮增压技术就此诞生。应用了该技术以后,飞机的性能大幅度提升,在二战期间吊打日本和德国的飞机,因此名声大噪。后来,瑞典的萨博公司把这项技术应用到了汽车上,大幅度提高了汽车发动机的动力性能,汽车涡轮增压技术由此开始走向民用车市场,并且随着技术的完善和成本的降低,它的使用范围越来越广泛。

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那么汽车发动机为什么要使用涡轮增压技术呢?在之前的文章中我分析过,制约发动机性能的不是供油,而是进气。在正常情况下,发动机最多只能进入与气缸等容积的空气(充气系数小于等于1),导致发动机性能受到了很大的限制,在这种情况下想要提高发动机的性能,只能提升发动机的排量,但这样会导致发动机的体积和重量增大,不利于汽车轻量化,另外还要缴纳高额的排量税;而涡轮增压技术可以使发动机中进入超过气缸容积的空气(充气系数大于1),同时再向气缸中喷入更多的燃油,发动机就可以在不提升排量的情况下,动力性能大幅度提升。事实证明,发动机使用涡轮增压技术后,动力性可以提升30%以上,如果调校的比较激进,甚至可以提升50%以上。

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那么涡轮增压技术是如何让发动机中进入更多的空气呢?这就涉及到涡轮增压技术的工作原理了。车用涡轮增压器基本结构是由压气机、涡轮机以及中间体三部分组成的,其中的涡轮机与发动机排气岐管相连,压气机与进气歧管相连,中间体起到支撑与连接涡轮机与压气机的作用。当发动机工作时,从燃烧室排出的废气压力可达0.4~0.6MPa,温度大约700~1000°C,这种高温高压的废气流经涡轮机,冲击涡轮机叶片,从而带动涡轮机高速旋转;压气机与涡轮机是通过一根刚性轴连接的,当涡轮机高速旋转时,压气机也随之高速旋转,当空气经进气道进入压气机后,在压气机叶轮高速旋转产生的离心力作用下,被强制压向压气机出气口,并在此过程中从旋转的叶轮获得能量,使空气的流速、压力和温度均有较大幅度的增高,这就相当于将空气强制的压送到气缸中,所以可以将比自然吸气状态下多很多的空气送入发动机气缸。当发动机使用涡轮增压技术后,最多可以向发动机中输入相当于两倍排量的空气量。

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不过,这种从增压器出来的高温、高速、高压的空气是不能直接送入发动机气缸的。因为空气的温度过高,单位体积携带的氧气量有限,就失去了增压的意义了;另外高速、高压的空气直接进入气缸,会增加发动机爆燃的风险。所以,从增压器出来的空气必须经过冷却、降速、降压,这就是所说的“增压中间冷却技术”,简称“中冷”。将从增压器出来的高温、高速、高压的空气引入一个叫做“中冷器”的装置,它的结构类似于水箱。空气在中冷器中将大部分的热量散发掉,并且曲折而又细长的管路会降低空气的流速和压力,这样既可以让发动机进更多的空气,同时又避免了爆燃的风险,所以增压中冷技术越来越多的在增压发动机上使用。增压中冷技术分为水冷和风冷两种型式,一般柴油机使用风冷的较多,汽油机使用水冷的较多。

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从理论上来说,发动机排出的废气越多、废气的压力和速度越大,涡轮增压器叶轮转速就越高,增压压力就越大;而增压压力越大,发动机中燃料燃烧的越猛烈,反过来又会推动增压器以更快的转速旋转,又进一步增加了增压压力......这就陷入了一个死循环,增压压力不断增大,发动机转速越来越高,最终会导致发动机“飞车”,严重时甚至会直接将发动机打碎,这就是所谓的发动机“过增压”。因此,为了保证发动机安全运行,必须限制涡轮增压器的增压压力。

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在涡轮增压发动机上通常使用废气旁通阀,来控制增压器的增压压力。它的工作原理是:在发动机高速高负荷运行时,如果进气管中的增压压力高于限定值,涡轮增压器的旁通阀门就会打开,使部分废气经旁通阀直接进入排气管,这样就减少了流经涡轮的废气,使涡轮转速下降,从而达到控制增压压力的目的。旁通阀式涡轮增压器的控制方式有两种,一种是机械(真空)控制,通常应用在卡车柴油机上;另一种是电子控制,通常应用在轿车上。电子控制是由发动机ECU根据发动机负荷和压力等参数来控制旁通阀的开启与关闭,并可以精确的控制旁通阀开启的角度和时间。如果改变ECU的控制程序,改变控制旁通阀开启的角度和时间,发动机的最大增压压力就会随之改变,发动机的性能也随之变化。所谓的增压发动机刷电脑提高发动机动力,原理就在于此。

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很多人不喜欢涡轮增压发动机,一个理由就是这种发动机有涡轮迟滞,开起来不平顺。那么这个所谓的 “涡轮迟滞”又是怎么回事呢?

发动机在怠速和低速时,排气压力比较低,推动涡轮的力度比较小,所以涡轮的转速比较低,带动同轴的压气机转速也比较低,此时不能给空气增压,发动机仍然是靠真空吸力来进气的;随着发动机转速的升高,排气压力越来越大,推动涡轮转动的力度也越来越大,涡轮的转速就会迅速提高,带动同轴转动的压气机转速也迅速提高,增加了进入发动机的空气的压力,即给空气增压;当这个压力增加到一定程度的时候,发动机的喷油量也随之增加,发动机的扭矩就会迅速增大,并达到最高峰。这个过程就是所谓的“涡轮迟滞”。涡轮迟滞实质是发动机进气系统建立正压力的过程,这个时间的长短与增压器的设计有关,一般涡轮设计的越小,涡轮迟滞的时间越短,涡轮迟滞现象也越不明显。

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现在我们再来讨论一下涡轮增压发动机到底省不省油。汽车“省油”还是“费油”都是相对的,如果与同排量的发动机相比,毫无疑问涡轮增压发动机是费油的,因为在发动机热效率没有变化的前提想,发动机输出更多的动力,只能通过消耗更多的燃油获取,而涡轮增压发动机的热效率事实上并没有自然吸气发动机高;但是与同等动力水平的发动机相比,涡轮增压发动机还是省油的,它省油的原因主要是排量小,在怠速和低速状态下油耗更低,而在中高负荷状态下,涡轮增压发动机更费油。

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最后我们再来说说涡轮增压发动机的使用与维修的注意事项。涡轮增压器最核心的部件就是涡轮机叶轮、压气机叶轮和转子轴,它们在工作时,叶轮的转速一般都在几万转以上,最高可达20万转/分钟,温度也高达900到1000℃。在这样高的工作温度和转速下,必须保证增压器有良好的润滑和冷却。在发动机上润滑系统主油道上分过来一条油管,单独给增压器供油,快速流动的机油可以带走大部分的热量,有些发动机为了增强散热还会增加一套水冷系统。另外,增压器高速旋转的叶轮对动平衡要求极高。由于增压器这种特殊的冷却和润滑方式,因此对增压器的使用方法上也有一定的要求,特别是在北方寒冷的冬季,如果使用不当很容易造成增压器的早期损坏。

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1、涡轮增压发动机必须使用高品质的机油和燃油。涡轮增压发动机一般要求使用高品质的全合成机油,这主要是因为全合成机油有良好的低温流动性,在高温下不易结焦和积碳,可以保证在发动机启动后立即给增压器足够的润滑。此外涡轮增压发动机建议使用95号以上的汽油,可以避免发动机在高负荷下发生爆震。

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2、在冷启动后不要立即让发动机高速运转,应该保持怠速运转1分钟左右然后再加油提高发动机转速,关于这一点,在汽车停放一晚早上起动时要特别注意(特别是冬季);发动机高速运转后也不要立即熄火,熄火前更不要轰油门,最好是让发动机怠速运转一分钟左右,等涡轮的转速和温度降低后,再关闭发动机。这样做的目的主要是防止涡轮轴在润滑不良的情况下高速转动,造成增压器的早期异常磨损。

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3、涡轮增压发动机必须使用质量有保证的空气滤清器,并且要定期更换、保养,保证进气系统密封良好。如果进气管路泄漏或空气滤清器损坏,会有大量没有经过滤清的空气流经涡轮增压器,空气中含有的粉尘和微粒,会将进气增压轮片打伤磨损,从而破坏了叶轮的动平衡,导致增压器工作异响或轴承异常磨损;另外,如果空气滤清器堵塞还会造成增压器的喘振。

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4、在发动机维修时,如果需要把增压器拆下来,或者更换新的增压器,在重新安装时一定要向增压器进油口中注入一定量的机油,以防在发动机启动瞬间增压器没有润滑而烧损。这一点是非常重要的,但是有很多修理工都会忽略,我们在维修时需要特别叮嘱维修人员。

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