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涡轮增压器知识总汇

 刘沟村图书馆 2017-12-30

在平时开车的时候相信大家都有体会,感觉带“T ”的发动机很给力,动力很强劲。可涡轮增压发动机为什么动力这么强劲?又是怎样增压的?下面我们就来了解一下发动机增压器的工作原理。


 

节气门的作用


在发动机进气系统中主要有两大部件,一是空气滤清器,负责过滤空气中的杂质;二是进气管道,将空气引入到气缸中。在进气管中有个很重要的部件,就是节气门。



节气门主要的作用就是控制进入气缸的混合气量大小。我们开车时踩油门踏板的深浅,其实就是控制节气门开度的大小。油门踩得越深,节气门开度就越大,混合气进入量就越大,发动机的转速就会上升。



传统拉线油门是通过钢丝一端与油门踏板相连另一端与节气门相连,它的传输比例是1:1,这种方式控制精度不理想。而现在的电子节气门,是通过位置传感器,将踩踏油门动作的力量、幅度等数据传输到控制单元进行分析,总结驾驶者的意图,再由ECU计算实际节汽门开合度并发出指令控制节汽门电机工作,从而实现对节气门的精准控制。

 

● 进气歧管长度可变?


进气歧管内安装控制阀,通过它的打开和关闭,可以将进气歧管分为两段,从而改变它的有效长度。改变进气歧管的长度主要是为了提高发动机在不同转速时的进气效率,提升发动机在各个转速下的动力性能。


 

● 排气歧管为什么“长”得奇形怪状的?


汽车的排气系统主要包括排气歧管、三元催化转化器、消声器和排气管道等。主要的作用就是将气缸内燃烧的废气排出到大气中。



我们看到的排气管大多都形状怪异,这种设计是为了最大限度地避免各缸排出的废气发生相互干涉或废气回流的现象,而影响发动机的动力性能。

 


● 涡轮增压是怎样增压的?

 


涡轮增压(Turbocharger)简称Turbo或T。平时我们在车尾看到诸如1.4T、2.0T等字样,说明这辆车的发动机是带涡轮增压的。

 


涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成,通过一根传动轴连接。涡轮的进气口与发动机排气歧管相连,排气口与排气管相连;压缩机的进气口与进气管相连,排气口则接在进气歧管上。通过发动机排出的废气冲击涡轮高速运转,从而带动同轴的压缩机高速转动,强制地将增压后的空气压送到气缸中。

 


涡轮增压主要是利用发动机废气的能量带动压缩机来实现对进气的增压,整个过程中基本不会消耗发动机的动力,拥有良好的加速持续性,但是在低速时涡轮不能及时介入,带有一定的滞后性。

 

● 机械增压又是怎样的?



机械增压(Supercharger)主要是通过曲轴的动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的,但工作过程中会对发动机输出的动力造成一定程度的损耗。


    

由于机械增压器是直接由曲轴带动的,发动机运转时,增压器也就开始工作了。所以在低转速时,发动机的扭矩输出表现也十分出色,但是在发动机高速运转时,机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的,动力提升不太明显。

 


● 双增压发动机是怎样工作的?


双增压发动机,顾名思义就是指一台发动机上装有两个增压器。如一台发动机上采用两个涡轮增压器,则称为双涡轮增压发动机。



针对废气涡轮增压的迟滞现象,排气管上并联两只同样的涡轮,在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,减小涡轮迟滞效应。


前面了解到,涡轮增压器在低转速时有迟滞现象,但高速时增压值大,发动机动力提升明显,而且基本不消耗发动机的动力;而机械增压器,是发动机运转直接驱动涡轮,没有涡轮增压的迟滞,但是损耗部分动力、增压值较低。一旦把它们结合一起就可以优势互补了。

  


双增压发动机示意图(涡轮增压器+机械增压器)


如大众高尔夫GT上装备的1.4升TSI发动机,设计师就把涡轮增压器和机械增压器结合到了一起。将机械增压器安装到发动机进气系统上,涡轮增压器安装在排气系统上,从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。

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