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浅谈涡轮增压技术

浅谈涡轮增压技术

【汽车知识】 汽车改变了我们的生活方式,提升了我们的生活质量,但环境污染和能源危机却是横桓在车路前的障碍,涡轮增压器给汽车带来了一丝改变,让它能继续为人类服务,或许化石能源的汽车终将会被淘汰,但涡轮增压器定会在人类的汽车史上留下浓墨重彩的一笔。

前言:出行,是人们日常生活中的重要一环,并且正在成为生活中不可或缺的一环。虽然出行的方式众多,但使用最广泛的那就非汽车莫属了。自奔驰发明汽车以来已经过去了一百三十余年,随着人类科技的进步,汽车的发展也是日新月异。而汽车也从当初富豪和贵族才用的起的奢侈品摇身一变成为了平民百姓的日常出行工具,这正是旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家了。说到汽车,那么就不得不提发动机了,它是车辆运行起来的核心,从最初的蒸汽机到内燃机,再到如今日趋流行的涡轮增压,发动机的性能和效率也一步步的被推到极限。

汽车的发明极大的提升了人们的生活质量,但随之而来的一系列问题却不容忽视,最严重的当属环境污染和能源危机了,为此世界各国都是想尽办法,大力推广新能源车或许是条出路,不过那些方案都不成熟且成本不菲,因此在现有发动机技术上进行改进,提高运行效率降低排放成为不二之选。涡轮增压技术的运用正当其时。

涡轮增压的发明者公认的说法是瑞士工程师比希,他于1905年申报了此项专利。当时主要应用于飞机发动机和坦克发动机,直到1961年美国通用汽车才将涡轮增压器试探性的装在其生产的某种车型上,让涡轮增压技术焕发青春的是瑞典SAAB萨博公司,它于1977年推出的SAAB99车型将涡轮增压技术传播的更广泛,而将此技术发挥的淋漓尽致的是本田汽车,本田1.5升V6涡轮增压发动机RA167E,最大功率1050P马力,以区区1.5升的排量压榨出了1050P的马力,这就是涡轮增压的厉害之处。在1986年到1989年间,凡是驾驶装配此款发动机的F1赛车的车手几乎包揽了所有胜利,可见涡轮增压技术的魅力。虽然涡轮增压应用的很早,但大范围流行开来也就是这十几年的事,随着环境污染的日益严重,政府部门开始制定严苛的汽车排放标准,这迫使汽车厂商不断缩小发动机排量并大量使用涡轮增压技术以应对政策变化。这当中做的最好的可能就是大众集团了,当年在中国大力推行1.4T+7速DSG变速箱的高效动力组合,其节油的特性在油价高企的时候迅速风靡整个大陆,而大众集团也凭借这股东风青云直上,成为全球第二大汽车厂商,市值和销量直逼排名第一的丰田汽车。

现在世界各汽车厂商都在大力研发涡轮增压的发动机,也发展了出各种各样的技术,比如废气涡轮增压,双涡轮增压,机械增压,电动涡轮增压,复合涡轮增压,单涡轮双涡管,可变截面涡轮增压等等。我们知道,涡轮增压器其实就是一台空气压缩机,利用发动机排出的废气推动叶轮,废气叶轮带动进气叶轮压缩空气,在相同排量下获得比自然吸气发动机更多的空气,这可以让燃料燃烧的更加充分,得到更高的热效率。下面就让我们来认识一下这些涡轮增压技术:

1.废气涡轮增压:由废气叶轮和进气叶轮组成,废气推动废气叶轮,废气叶轮带动进气叶轮,达到增压目的。优点是结构简单成本低,缺点是涡轮迟滞现象明显。

2.双涡轮增压:有并联和串联两种,并联是由两组同等大小的小废气涡轮组成,转速低排气量小时,一组涡轮工作,转速高时,两组协同工作,串联是由一大一小两个涡轮同轴串联组成,当转速低排气量小时,小涡轮工作,转速高时大小涡轮一起工作。优点时涡轮迟滞现象明显减轻,缺点就是结构负责成本高。

3.机械增压:机械增压是由发动机曲轴直接带动运转的空气压缩机,一般采用的是罗茨泵。优点是没有涡轮迟滞,动力随叫随到,缺点是增压器消耗的是发动机功率,不是利用废气,所以并不节能,反而会增加油耗。

4.电动涡轮增压:顾名思义,就是采用电机带动叶片压缩空气的增压器,一般与废气涡轮配合使用,用来改善低转速涡轮迟滞的缺点,但一般的电机功率太小,达不到增压压力,特制的电机成本又太高,所以应用并不广泛。不过最近奥迪汽车在这方面有所突破,可也只是装配到高端车型。

5.复合涡轮增压:复合,也就是几种涡轮增压的混合使用,常用的组合有机械增压加废气涡轮增压,电动涡轮增压加废气涡轮增压,这些组合都因架构复杂成本过高使用的并不多

6.可变截面涡轮增压:这是涡轮增压领域的新技术,可以消除涡轮迟滞现象且结构简单成本低。其原理就是在废气排气叶片周围加装一圈可变导流叶片,通过调整导流叶片;来控制排气入口的截面积,达到控制涡轮转速的目的。

 

涡轮增压器发展到现在,可以说技术上已经相当成熟了,它不仅可以提高燃烧效率还可以增强发动机动力,更是缩小了发动机排量,让发动机小型化轻量化,还减轻了汽车重量,让汽车更加节油。但事物总有两面性,涡轮增压发动机有节油的优点,但也带来了其他问题,最突出的莫过于烧机油了,对此网络上还有段子嘲讽:“这是最新的混合动力车,汽油机油混合动力”,还在汽车界闹得沸沸扬扬,甚至喊出买车千万别买涡轮增压车的口号。这样的做法就太过激了,我们要以辩证的态度对待这些问题,不能因为一个缺点就否定了它的所有优点,科学有面向未来的无限可能性,随着工业加工精度的提升新材料的应用新技术的改变,这些问题最终都不是问题,很容易就能解决。

结语:汽车改变了我们的生活方式,提升了我们的生活质量,但环境污染和能源危机却是横桓在车路前的障碍,涡轮增压器给汽车带来了一丝改变,让它能继续为人类服务,或许化石能源的汽车终将会被淘汰,但涡轮增压器定会在人类的汽车史上留下浓墨重彩的一笔。


文章标签:汽车发动机 涡轮增压 
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