帶你認識發動機的黑科技--增壓器
發布日期:2018-01-15 09:20 來源:http://zjnlw.com 點擊:
1905年,Alfred Buchi博士申請第一款增壓器zhuanli的時候,估計怎么都沒有想到,他給汽車發動機領域帶來的,是影響如此之大的一款黑科技。究竟什么是渦輪增壓器,日常用車到底需不需要他,又是什么讓渦輪增壓器越來越普及?今天我們先來簡單解答第一個問題——究竟什么是(廢氣)渦輪增壓。
我們都知道,氣缸進行排氣沖程的時候,氣缸內的廢氣會通過排氣門高速排出。不同于自然吸氣發動機,渦輪增壓器將排氣的能量收集起來,并將這部分能量用于增加發動機的進氣量從而增強性能。這好比是機槍將子彈出膛時的反作用力用于上膛,比起打一發子彈上一次膛的三八大蓋,湯姆遜沖鋒槍的火力自然杠杠的。
渦輪增壓器主要由兩部分組成--渦輪機(左)、壓氣機(右)。渦輪機連接發動機排氣歧管,廢氣驅動轉子高速轉動,能量通過軸傳遞給壓氣機,壓氣機將空氣壓縮再輸送給進氣歧管,氣缸進行進氣沖程的時候,進來的就是被壓縮過的高密度空氣了。這也解釋了為何渦輪增壓機型壓縮比普遍不高的原因,進來的已經是壓縮過的空氣了,再玩高壓縮比,那發動機可就扛不住了。所以各位車友如果下了狠心給愛車上渦輪,可千萬別忘了換個活塞增大燃燒室容積。
原理看似簡單,但是實現起來還是需要面對巨大的挑戰。
增壓器工作的主體在轉子,轉子的工作速度少則每分鐘數萬轉,多則每分鐘二十多萬轉。高速長時間運動會將零部件的任何瑕疵最大化,所以轉子的加工必須經過動平衡來保證正常工作。再舉個例子,增壓器的浮動軸承是通過油膜來進行潤滑和密封的,這對零件的加工精度提出了極高的要求,所以沒有雄厚的實力,一般廠家很難生產渦輪增壓器。精密的制造帶來了高精尖的性能,同樣對穩定性帶來了極大的挑戰。相對于汽車的發動機本體來說,渦輪增壓器精貴的多,對惡劣環境的耐受能力也差,也許進了點雜質就能要了增壓器的命,老款帕薩特的增壓器不是跑了多少萬公里就要換的么(不記得了,汗。。)。隨著技術的升級進步,現在增壓器的壽命已經不是大問題,但還是很難做到與自然吸氣發動機相同的壽命,沒事漏個油什么的真是讓人頭疼又揪心。
說到增壓器的壽命,增壓器自身其實也有保護方法,那就是旁通閥。
壓氣機出氣壓力大于設定值的時候,旁通閥打開,排氣壓力給釋放掉了一部分,轉子的速度就被限定在了這個設定值,限定轉速也是出去自身保護的目的。我們常常看改裝案例的時候,里面提到增壓器的增壓值,在滿足設計的前提下,就是由這個旁通閥控制。旁通閥不同于收油放氣的泄壓閥,這里不多做說明,需要了解的可自行腦補。
增壓器壓縮過的空氣不是直接送進進氣歧管,而是要經過一個巨大的冷卻裝置。我們都知道,進氣溫度高會造成進氣密度降低,影響氣缸的燃燒,而增壓器的工作溫度很高,從壓氣機出來的高溫空氣必須經冷卻裝置的冷卻才能被使用。這也解釋了為什么改裝車加裝渦輪增壓器的時候,會在車的前端再加裝一塊散熱裝置。