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涡轮迟滞现象到底能不能减轻或彻底消除

2018-10-13 10:11:11

我们知道涡轮增压是一种利用内燃机运作转产生的废气驱动空气压缩机的技术,它的主要是由涡轮室和增压器组成。

一 般来说,涡轮增压都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,涡轮带动同轴的叶轮,叶轮压缩输送由空气滤清器管道来的空气,使之增压之后进入 气缸。当发动机转速增快,废气的排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮又压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以使更多的燃料充分燃烧,相应的增 加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以实现增加发动机的输出功率和扭矩了。

涡轮迟滞是什么呢?举个例子,当你正以60km/h的速度较高挡位巡航,发动机转速较低,此时你确认安全并保持当前挡位加速,过一会儿随着发动机慢慢爬升到较高的转速,一股突兀的动力来袭。G哥理解的涡轮迟滞就是发动机提升至较高的转速到动力突然来袭之前,涡轮为进气管路建立所需压力的这个响应过程,而并不是从踩下油门踏板开始算起。扯远一句,G哥曾听说过“达到某某转速涡轮介入”等等类似的说法,而事实上涡轮每时每刻都在运转,只是增压效果不同罢了…

涡 轮为进气管路建立所需压力的这个过程可以类比于吹气球(准确的说是在吹有点漏气的气球),你是无法在不耗费任何时间的情况下将气球吹到想要的大小,能做的 无非是将这个过程所耗费的时间尽可能缩短,于是一些减轻涡轮迟滞效应的各种技术应运而生,我们首先从废气管路也就是涡轮增压器上游开始说起。

优化的排气设计

缸 内集成式排气歧管可缩短排气管与涡轮增压器之间的距离,让涡轮响应更迅速,排气效率更高。另外,单涡轮双涡管设计能有效缓解低速时的迟滞性,使得发动机峰 值扭矩的爆发更早。主要是因为该系统将发动机排气管道按点火时刻相邻的气缸排气管道分成两组分别推动涡轮工作,具有更强的脉冲增压。说完了管路我们再从涡 轮结构本身入手,看看都有哪些方法减轻涡轮迟滞。

使用小型化轻量化涡轮

小涡轮因其质量轻惯性小在发动机低转速时的响应非常好,很多汽车厂商都会选择小涡轮来减轻涡轮迟滞现象。不过,使用小涡轮也有它的缺点:当发动机高转速时,小涡轮由于排气截面较小,会使排气阻力增加(产生排气回压),因此发动机功率和扭矩会受到一定的影响。

使用可变截面涡轮

为 了让涡轮增压发动机在高低转速下都能保证良好的增压效果,可变截面涡轮技术应运而生。其核心部分就是可调涡流截面的导流叶片,从图上我们可以看到,涡轮的 外侧增加了一环可由电子系统控制角度的导流叶片,从而调节涡轮排气侧入口处窄的横切面积(A);再引入一个概念R——指入口处窄的横切面积的中心点到 涡轮本体中心点的距离,A/R值直接决定了涡轮的特性。

当 A/R值越小时,废气通过涡轮的流速较高,可以有效减轻涡轮迟滞,涡轮也就能在较低的转速区域取得较高的增压,而发动机高转速时则会产生较大的排气背压, 使高转速时功率受到限制。当A/R值越大时,涡轮的响应速度就越慢,低转速时涡轮迟滞明显,而在高转速时,拥有较小的排气背压,且能够更好的利用排气能 量,从而获得更强的动力表现。

引入机械增压

机 械增压的动力来自于发动机曲轴,相比于涡轮增压它不用等待废气的推动因而没有任何迟滞现象,尤其擅长低速高扭,其特性更像自然吸气,线性、平顺。然而机械 增压在高转速时会产生大量的摩擦,影响到转速的提高,噪音较大。这么看来,机械增压的特性正好可以与涡轮增压优势互补,规避各自的短板。

至于偏时点火技术和电子涡轮技术G哥就不在这里做介绍了,毕竟离我们有点远…G哥再给大家看一种跳出涡轮之外的——“消除”涡轮迟滞现象的——“黑科技”,为什么给消除加了引号,因为这种方法确实无法从根源上消除涡轮迟滞效应,只是减轻迟滞的程度相对比较大,那是什么呢?

变速器与发动机良好的匹配

举 个简单的例子,60km/h巡航状态下油门到底,变速器立刻降到一个合适的挡位,发动机转速瞬间提升,排气推动涡轮迅速旋转从而为进气管路快速升压,发动 机动力尽早爆发,这就让涡轮迟滞效应不再那么明显。这也是很多厂家普遍采用的一种有效减轻涡轮迟滞效应的方法,不过效果还是有很大差异的,毕竟这是对于时 间与力道的把控~

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