解讀汽車增壓系統(tǒng)(上) 概述及種類
對于廣大汽車愛好者來說,增壓無疑是最刺激的。小排量發(fā)動機增壓后,動力會大大提升。增壓如何提升發(fā)動機?增壓和渦輪增壓有什么異同?
我們之前介紹過壓縮比的意義。為了使發(fā)動機努力工作,它必須被充分壓縮。為了充分壓縮,還需要充分吸入空氣。以2.0升四缸發(fā)動機為例。曲軸每轉一圈,兩個氣缸就會吸入空氣,也就是1升。每分鐘3000轉,需要進氣3立方米,每秒50升,相當于2.7桶純凈水。這只是2.0發(fā)動機在3000 rpm時的理論進氣量。排量越大,速度越高,流量就會越大。然而,這些氣流必須通過直徑只有杯口那么大的進氣管,并受到平均節(jié)流閥的限制。在進入氣缸之前,它們必須經過進氣門,所以沒有那么多空空氣真正進入氣缸。
圖中,布加迪威龍的8.0T發(fā)動機在6000轉時,進氣量為每分鐘24m3。
比如自然吸氣發(fā)動機怠速時,節(jié)氣門只是稍微打開一個角度,進氣壓力在0.5bar左右。進氣壓力的值是節(jié)氣門和進氣歧管之間的位置測量值),即使在快速加速的情況下,節(jié)氣門打開到很大的位置向氣缸供氣,但只有0.8bar左右,平穩(wěn)行駛時,進氣壓力回到怠速水平,而在高速區(qū)域,進氣壓力會更低。這意味著自然吸氣發(fā)動機總是在低于大氣壓的“負壓”狀態(tài)下工作,沒有充足的空氣體輸入自然不會有更好的動力輸出。因此,在不改變進氣條件和保證合理工況的情況下,增加功率的一般方法是增加壓縮比或排量。
但是壓縮比不能無限增加,排量也和錢有關。因此,一種相對簡單高效的方式——增壓技術被廣泛應用于發(fā)動機中。就像我剛才說的,自然吸氣發(fā)動機進氣不順暢。然后,用增壓器把“空氣體“打”進氣缸,結果自然是很滿意的。
增壓對發(fā)動機的影響
進氣壓力上升后,輸入氣缸的空氣體自然增加,與空氣體混合的燃油自然增加。因此,與自然吸氣發(fā)動機相比,如果增加增壓器,動力輸出可以提高到非增壓發(fā)動機的1.5倍,扭矩也相應增加,輸出更早,可以形成“高原式”“扭矩平臺”,比增加排量實惠得多。而且由于發(fā)動機的重量沒有增加太多,機動性也得到了保證。
大眾的1.2T小排量增壓發(fā)動機
而且小排量增壓發(fā)動機的內耗損失更小,最大扭矩輸出也比同等功率的大排量非增壓發(fā)動機更早,所以油耗會有一定的優(yōu)勢。
但由于進氣量的增加,在壓縮沖程末期,增壓發(fā)動機的缸內壓力遠高于非增壓發(fā)動機,相當于“壓縮比”的增加,對發(fā)動機的工況影響很大。因此,在安裝增壓器后,應把同平臺發(fā)動機的壓縮比調整得更低,以保證增壓后缸內壓力不會過高而發(fā)生“爆燃”。
在改裝領域,自然吸氣發(fā)動機在配備增壓器時,應該加大燃燒室容積,降低壓縮比最直接的方法就是更換較厚的氣缸墊片。
增壓的類型和概述
我們經常在論壇和淘寶上看到幾百塊錢的所謂“汽車增壓器”,虛擬車主安裝了增壓器并聲稱如何提高功率...其實這個“增壓器”是無效的、虛假的,應該被“315”打掉。即使起作用,也是因為進氣空過濾器簡化,使阻力變小。
渦輪增壓渦輪增壓是目前最常見的增壓方式。其原理是利用發(fā)動機廢氣的動能和內能推動一個渦輪,在與渦輪相連的另一個渦輪中壓縮空氣體,吹入發(fā)動機氣缸。
機械增壓機械增壓是另一種常見的形式,它仍然使用氣泵將空氣壓泵入氣缸。與渦輪增壓不同,增壓氣泵不是由汽車尾氣驅動,而是直接利用發(fā)動機的動力驅動壓縮機,輸出空氣體。
氣波增壓氣波增壓是發(fā)動機做功后廢氣的動力。通過發(fā)動機驅動的轉子和定子的一系列調節(jié)箱,進氣被直接壓縮并輸入氣缸。但是這種增壓形式噪音很大,增壓部件很大,所以通常只用于大型柴油機。所以民用車并不常見。
諧波增壓不同于氣體波增壓。諧波增壓與排氣無關。只有通過進氣管道的優(yōu)化設計,將動態(tài)進氣流量調整為具有脈沖效應,并分別沖進每個氣缸。例如,豐田ACIS就采用了這種技術。此外,奔馳寶馬等可變進氣歧管長度技術也能產生類似諧波增壓的效果。
諧波增壓是虛張聲勢,實際上是通過提高進氣歧管內氣流的慣性和回彈來形成進氣壓力。
由于氣波增壓不常見,諧波增壓的結構形式和實際效果也不吸引人,下一篇文章將重點介紹渦輪增壓和機械增壓的一些知識?!?/p>
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