涡轮增压

涡轮增压

2010-02-04 07:06:44 阅读33 评论0 字号:

涡轮增压(Turbo)

  涡轮增压简称Turbo,如果在轿车尾部看到Turbo或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。

  涡轮增压器实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与祸轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。

  涡轮增压器的{zd0}优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力,一般而言,加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%—30%。涡轮增压器的缺点是滞后,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,使发动机延迟增加或减少输出功率,这对于要突然加速或超车的汽车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。 
 
巧用涡轮增压

  由于涡轮增压器经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600℃左右,增压器转子以832-1040r/min的高速旋转,因此为了保证增压器的正常工作,使用中应注意以下几点:

  1、不能着车就走。发动机发动后,应让其怠速运转一段时间,以便利在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承,则启动后千万不能猛轰油门,以防损坏增压器油封。

  2、不能立即熄火。发动机长时间高速运转后,不能立即熄灭。发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑、冷却。正在运行的发动机突然停机后,机油压力迅速下降为零,增压器涡轮部分的高温传到中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,所以发动机大负荷、长时间运行后,在熄灭火前应怠速运转。

  3、让增压器转子的转速降下来以后再熄灭火。特别要防止猛轰几脚油后突然熄火。

  4、由于增压器经常处于高温下运转,它的润滑油管线因受高温作用,内部机油容易结焦,应定期进行清洗。

涡轮增压车知识 
 
    对于“涡轮增压”这一新生概念,很多人并不了解,只觉得车子有了这一技术,整车的性能将有一个提升。实际上,这种理解是不够全面的。如果不懂得一些基本的

  道理,在购买这类车型时还可能会吃亏。

  涡轮增压 优势明显

  涡轮增压简称Turbo或者T,一般都会在轿车尾部标出。它实际上是一种空气压缩系统,通过压缩更多的空气,燃烧更多的燃料以提高发动机的输出功率。

  涡轮增压大体上可以分为4类:机械增压系统、气波增压系统、废气涡轮增压系统以及复合增压系统。轿车的发动机上搭载的大部分是废气涡轮增压。加装增压器后,发动机的功率及扭矩比同排量的发动机要增大20%-30%。

  目前,车市上标明是涡轮增压的车型越来越多,而且大部分都能热卖车市。据记者了解,最主要有三个原因:

  (1)受购置税影响小。消费税实行后,排量在2.0L以上的轿车,在税率上均有一定幅度的上涨。而加装了涡轮增压器的车型,相当一部分车型集中在1.8L这一排量上,其购置税没有上涨,因而受到消费者的青睐。

  (2)动力性能强劲。以小排量的发动机发挥大排量发动机的性能。以1.8L排量的车型为例,其发动机在增加了涡轮增压技术后,动力性甚至能与自然进气的2.3L的车型相比。特别是在高速行驶和中段加速时,其动力供应远远超出了1.8L自然进气发动机的功率输出。

  (3)合理利用燃油。由于涡轮增压通过发动机废气驱动涡轮,涡轮的运动并未损耗发动机的功率。在高速运转时,发动机的作用达到了{jz},在输出功率相同的情况下,涡轮增压发动机明显要比其他发动机省油。

  不利之处 也要考虑

  虽然很多厂家推出了涡轮增压车型,但涡轮增压其实也有它的劣势。了解它的不利之处,再考虑是否购买这类车型是非常必要的。

  (1)动力输出有滞后性。涡轮增压系统在动力输出上出现滞后性是其比较明显的缺点。当驾驶者踩下油门希望加速时,由于发动机的转子和叶轮压缩空气之间存在一个时间差,不能很快响应,因而会有速度提不上来的感觉。一般来说,经过改良的涡轮也需要两秒左右的时间来实现这一过程。

  (2)增加保养维修费用。涡轮增压发动机在工作时,将其性能发挥得淋漓尽致,但这种接近极限的高速运转,也会增加其磨损的程度,特别是叶轮。对车主来说,在车子的保养上,就比其他车主多了一项更换叶轮的费用。

  (3)使用存在局限性。在日常生活中,排量在1.6L左右的轿车就可满足大部分人的需要了,不一定需要涡轮增压。况且,涡轮增压系统通常会在发动机转速达到一定程度时才会启动,一般情况下,使用的机会不是特别多。

  车型各异 谨慎购买

  据统计,目前车市上搭载涡轮增压技术的主要车型有:领驭2.8V6、帕萨特1.8T、途安1.8T5座版、宝来1.8T、奥迪A41.8T、奥迪A62.5TDI、速腾1.8T、凯迪拉克BLS、VolvoS40T5、VolvoS802.5T、森林人2.0XT、萨博9-3Vector2.0T、萨博9-5AERO、特拉卡2.9CRDi等。

  不同的车型定位、功能以及适合人群各不相同,建议准车主们购车时{zh0}根据自己的实际需要,而不是将涡轮增压这一技术的应用作为最主要的考虑因素。

  保养使用慎重考虑

  涡轮增压器工作时,通常都会处在600℃左右的高温中,其增压器转子同时还要以832-1040r/min速度旋转,这样高速、高温的工作环境,决定了它在使用和保养上有明显区别于其他车型的地方。但这对消费者来说也可能成为一个是否决定购买涡轮增压车型的因素。这些因素主要有:

  (1)不能着车就走。发动机发动后,应让其怠速运转一段时间,使增压器转子在高速运转之前得到润滑油充分润滑,同时要避免启动后猛踩油门导致损坏增压器油封。

  (2)停车时不能立即熄火。发动机高速运转突然停机时,机油压力迅速下降为零,增压器涡轮部分的热量不能迅速带走,会缩短发动机系统的使用寿命。所以熄火之前应让其怠速运转一段时间。

  (3)应定期清洗涡轮增压器。涡轮增压器经常在高温高速的情况下运转,它的润滑油管线因受高温作用,内部机油容易结焦,及时清洗才能保持其高性能。

  (4)要经常注意涡轮增压器有无异响或振动加剧的现象,防止润滑油管和接头出现渗漏现象。
 

涡轮增压系统详解

    何谓太保,就是TURBO—涡轮增压系统的中文译音,全称应该是TURBOCHARGER。目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统引擎的车型并不多,基本上都是集中在几只牌子上,而且都属于中型级别以上,如VAG旗下,VW的PASSAT 1.8T、BORA 1.8T;国产AUDI的A6 1.8T、A4 1.8T,进口的TT、ALROAD QUATTRO 2.7T(V6 Biturbo);更高级的就有SAAB的9-3、9-5;至于{dj0}的非BENZ的S600(5.5L V12 TWIN-TURBO)莫属等等(当然还有一票柴油车,但将在另篇论述)。如果算上国外有量产的车型,则是多胜收:最为车迷们津津乐道的莫过于那一堆日本的高性能跑车,NISSAN SKYLINE GT-R(BNR34)、MITSUBISHI LANCER    EVOLUTION(CX9A)、SUBARU IMPREZA WRX STi(GDB)、TOYOTA SUPRA(JZA80)、MAZDA RX-7(FD3S)等。而对于一般用户而言,买台“带T的”就是涡轮增压车型后的{dy}个反应就是:“比普通车的自然吸气引擎车动力强劲了不少!
NISSAN的SR20DET赛车版引擎,马力达到300匹
BUGATTI的W16引擎,4个涡轮增压下帮助下达到1000匹马力
    的确,涡轮增压引擎得益于它与众不同的工作原理,使其拥有优异的升功率表现,相对于同功率的NA车,在相同的动力输出数据和非极端使用条件下,油耗方面的未必会比NA车差。而且,其{zd0}的优点就是升级、改装的便利性和原厂就具备的性能提升潜力也非自然吸气发动机可以媲美的。
涡轮增压系统的流程图
对于普通人来说,涡轮增压引擎好像有点复杂,但是,只有理解了涡轮增压本身的原理的话,不论是单TURBO,或者双TURBO、甚至4TURBO的形式,其工作的目的、流程和原理都是一样的。简单地陈述其原理,无非就是利用引擎经过爆炸行程后产生的高温、高速废气,通过特殊形状的名为排气蕉(DOWN   PIPE),流入废气侧涡轮,并推动废气侧内的涡轮叶片转动,同时,与废气侧涡轮叶片同轴相连的生气端压缩叶轮,会对流经风格后的生气进行压缩,压缩气体经过中央冷却器(INTERCOOLER)冷却后,成为带有一定压力的和高密度的新鲜空气,流经节气门和进气歧管后,进入气缸内燃烧。
  原理虽然简单,但是涡轮本体其实就是一件高科技产品。目前,世界上有相当多的涡轮增压器品牌,例如改装界广为人熟知的HKS、GREDDY、APEXi、 WETTERAUER、MTM、NEUSPEED,大部分都是由三大xx厂商:IHI、KKK、   GARETTE及MITSUBISHI、HITACHI等代工生产的。而国内改装界最知名的,莫过于KKK了,KKK其实规模不及GARETTE,但就因为国内保有量最多的汽油涡轮增压车:BORA 1.8T所使用的K03便是该厂的出品,所以如果一旦涉及VAG车系改装,{sx}的必然就是KKK的升级产品,例如K04或者K16。
 涡轮增压车改装,不外呼果两招:改大涡轮,增加出风量;改大增压值,令进入气缸的混合气量更多。讲是很简单,但真正改起来就并不是一件容易的事了。就拿目前最多人改的VAG 1.8T系列引擎而言(引擎型号有诸如AWT、  BFB、AVJ、AUM、BAM、APX、AGU、AQA、ARZ等等),国内基本上可以选择既改装套件并不多,计有ABT、OETTINGER、APR、NEUSPEED、MTM几个,但如果讲到真正的行家里手,也就是既注重性能(微调)也注重耐用性的,就非ABT、  OETTINGER这两家来自德国的殿堂级改装厂莫属,两家都是专门改装VAG车系的高手,产品形式相近,价钱轻微有差距,两部厂车都属于很讲究平衡性的那种改装方法,特别是OETTINGER,因为在1.8T这副引擎上,其与VAG同为系统开发商,所以在如何更好发挥该引擎上具有无所比拟的优越性。至于NEUSPEED、 MTM或者APR都是改装动力系统的个中老手,当然,作为几大改装界的{sjj}名厂,在改动涡轮增压系统时,都会运用到各自对动力性能的理念,简单点就是会在不同程度上对3号升级为4号涡轮的本体实施相应的修改,例如增大压缩腔、切削涡轮叶片等工序,以求涡轮在运作是可以达到原装KKK K04所不及的性能,例如减少涡轮迟滞现象等。
GARETTE的涡轮增压器套件,可以看出是6缸引擎适用的款式
        改装涡轮,是一门相对复杂的工程,改装前的计划,安装及调试时的耐心和细致,足以影响日后使用的持久性和性能发挥。当中有几点真的要注意:首先,改装涡轮并非简单地更换涡轮本体就算改装,最关键的是周边的使用平台环境同样要升级,例如VW 1.8T原装的是使用KKK K-03涡轮本体,{zd0}增压值是0.3 bar./瞬间{zd0}增压值为0.5bar. ({zd0}增压值即系恒时增压值,简单D讲就系车辆匀速形式时既涡轮增压值;瞬间增压值一般出现在突然加速之时,ACTUCTOR开启前既增压值)马力输出为147匹/5700转;升级一般就是更换成不同品牌的K-04型套装产品,大部分的涡轮主体的A/R值为60,{zd0}可以对应到 300匹以上的马力输出,但因为国内的改装店因为技术上的原因一般不会对  AUM/BAE引擎本体进行强化及降压缩比工序,所以比较安全的{zd0}增压值一般设定在0.8bar~1.0bar之间,马力可以到达230匹左右,问题来了,好像某些厂家提供的产品,其改装套件(套装内只有涡轮本体、CHIPS、垫片)主要是通过修改ECU内主控制CHIPS提高增压值,令马力上升就了事,而其他一些周边辅助零部件一律需要用家另行购买。再看如ABT、OETTINGER一类的专业改装厂,套件内包含了整套辅助部件,如入风批(INTAKE PIPE)、死气蕉、喷咀(INJECTOR)、回油阀(PRESSURE REGULATOR)、电脑(ECU)、排气中鼓(FRONT SILENCER)、尾鼓(REAR SILENCER),这样的搭配原因很简单,就是为了使用套件的用户可以在涡轮性能提高的同时,整个引擎各部分的平衡性不至于被破坏,令诸如新鲜空气、燃油、排气等各要素间形成一个保证着涡轮可以长时间正常运作的环境。同为TURBO改装的AUM/BAE引擎,同样增压值设定下,某些套件可以达到的{zd0}马力只有215匹/5700转,而ABT的改装套件则可以于5400转时达到230匹的马力输出,虽然差距只是小小的20匹,但从改装角度上而言,足以看得到整套改装涡轮套件的平衡性造成的性能差别和车辆电脑设定的功力高低。 
第二点就是车架的问题,这部分其实在改装动力系统就应该先行完成的,但本文主要是讲涡轮,所以变成第二点。广义上的车架强化,除了对车架本身的强化以外,还应该包括传动系统、制动系统和行走系统等几个部分,都要随之作出相应的调整。车架强化上,包括了一些很例牌的动作,如加塔顶撑杆(TOWN-BAR)、车内撑杆(ROOM-BAR)、防倾杆(STABILISATOR)等等;行走系统的强化一定不能少,动力输出的提高,必然导致原来的传动系统不堪重负,轻则烧离合,重则断传动轴,所以在提升动力时,连带诸如离合器、波箱、尾牙等;制动系统同样非常重要,好像OETTINGER的动力提升套件中就包含了一套前320mm刹车碟加四活塞制动卡钳,用意就是可以停得住230匹的车,不然,单改涡轮不足已给驾驶者一个安全的驾驶环境,套用一句玩车人口中常说的话:能放能收的才是好车!

关于涡轮增压

  涡轮增压有安装在供油系统(化油器)前的,也有安装在供油系统后的,按涡轮的驱动动力来源有排气废气驱动的,有发动机机械动力驱动的,也有电机驱动的,有带中冷器的,也有不带的,一般可以增加功率20%-30%。

  涡轮增压一般要求系统安装有爆震传感器,否则剧烈的爆燃在几分钟之内就可以烧毁发动机,因为随着混合汽压力的上升爆震就很容易出现,在爆震开始的时候,爆震传感器就可以感知到,而后通过开启减压阀门或者推迟点火时间来抑制爆震,现在的涡轮增压技术可以做到使涡轮的转速达到12万转/分,这样高的转速对于涡轮的材质要求很高,经常采用的成熟材料一般是镍钨铝硅合金,这样的材料在涡轮成型的时候会遇到生产上的麻烦,因为涡轮的形状比较复杂,如果用锻打的方式生产,会把这样的材料打碎,而一般的铸造又无法铸造出这样的形状,通行的办法是用离心铸造的办法生产。

  狭义上来讲,采用废气驱动的才称作涡轮增压,而利用曲轴带动的称为机械增压,这种机械增压我们也称为罗茨式增压系统,最早采用在1908年的内燃机上,后来用到汽车动力系统中是1922年。由于采用废气驱动的涡轮要长时间的在900度的高温下工作,而且得不到冷却,所以涡轮的材质一直以来就是一个推陈出新的项目,上篇讲到的合金是现代涡轮技术中的成熟技术,随着材料科学的发展,未来10年内有可能采用的新的涡轮材质是复合陶瓷材料,什么是复合陶瓷材料呢,简单了说就是在陶瓷中加入了强化纤维材料,比如现在常用的碳纤维,采用这样的材料将会有如下的优点,首先是涡轮的耐热性能提高,能延长涡轮的工作时间,其次是涡轮的重量可以减轻,这样会使涡轮的滞后性得到改善,而且碳纤维比起合金来说,这种材料具有自润滑性能,所以对令大家头疼的涡轮高温高转轴承来说可以相对降低要求。

  由于涡轮的温度上升,所以会导致处在进气增压部分的涡轮的温度上升,进而导致进气温度的急剧升温,这样就会出现爆燃和进气效率下降,以前采取的办法是推迟点火,但是这样又会丧失{zd0}扭矩的{zj0}点火时间,而且会出现新的点火时间下的排气温度上升,因而造成恶性循环。如何解决?随着中冷器的诞生,这样的问题将会得到很好的改善,中冷器说白了就是冷却被增压完的空气,因此他的作用就是冷却,结构一般有两大类,气冷和水冷,也有和散热水箱做成一体的,其中单独的水冷式中冷器的效率{zg},但结构也最复杂所以一般被应用到赛车上,在民用车上连中冷器都很少见到,更有超级赛车采用到双增压系统的,可谓油门一点就有,滞后性很小,而且效率很高。

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