双涡轮增压(提高功率的最简单方法)
双涡轮,双涡流,笨蛋?
现在有人问你是不是在考虑1.0T车型,我觉得你大概不会生别人的气,可能会陷入真香定律 。如今涡轮增压遍地开花,尤其是小排量涡轮增压风靡全球,就连一向讨厌涡轮的日本公司也不敢落后 。
因此,我们非常关注涡轮增压,尤其是小排量涡轮增压 。
在遍地开花的涡轮增压发动机中,单涡轮增压器最为常见 。按照通常的逻辑,涡轮机越多,越先进 。不缺钱的汽车厂商为什么不选择加装涡轮来提升产品实力?除了双涡轮增压,我们总能听到“双涡轮增压”这个说法 。这是什么意思?
带着这些问题,我们来谈谈双涡轮增压和双涡流涡轮增压 。
双涡轮增压的技术特点
在了解双涡轮增压之前,我们有必要了解涡轮增压的基本特性 。
涡轮增压技术主要分为废气增压和机械增压 。前者主要通过内燃机运转产生的废气驱动涡轮旋转,从而驱动与涡轮同轴的压缩机实现增压 。虽然有一定的滞后性,但不占用发动机能量,结构简单 。家用小排量发动机倾向于使用它 。
你可能会问,什么是涡轮迟滞?
其实这是时差的概念 。发动机在低速时产生的废气量不足以驱动涡轮运转 。只有在转速提高且废气功率高时,才能启动涡轮机 。
涡轮滞后与涡轮容积有关 。小涡轮重量轻,惯性小,低速时响应好 。但在高速时,由于排气截面较小,排气阻力会增大,最大功率和扭矩都会受到影响 。
因此,显示了机械增压的优势 。由发动机曲轴驱动,增压更线性 。但是由于它连接在发动机的输出轴上,只要启动就会吃动力,所以这种结构经常出现在动力丰富的大功率汽车上 。
了解了这两种涡轮增压的特点,我们再来说说双涡轮增压 。
顾名思义,双涡轮增压器有两个涡轮增压器 。其目的是获得更快的动态响应,提高动态性能 。根据布局,双涡轮增压可分为并联和串联两种类型 。
并联是指每组涡轮负责发动机一半气缸的工作,两个涡轮通常是发动机两侧各一左一右,它们的工作互不影响 。并联在V型发动机中经常出现,因为V型发动机的排气是从两侧进行的,很难布置涡轮 。并联正好满足了结构紧凑的要求 。
基于这两点,奥迪4.0T V8双涡轮增压发动机很有特点 。排气涡轮和机械涡轮组成的双涡轮增压器巧妙地设计在气缸的夹角处,将使进排气管道更容易布置,结构非常紧凑 。
图为奥迪4.0T双涡轮增压发动机 。并不是说其他发动机不会采用这种布局,比如宝马3.0L直列6缸涡轮增压发动机,或者两个废气涡轮增压器并联 。
得益于这些技术,这款发动机拥有宽阔的扭矩平原,最大扭矩为650牛·米,最大功率为382千瓦 。当气缸停用时,电子控制单元将根据车辆负载和发动机工况将功率输出从120牛·米变为250牛·米 。
这台发动机还采用了可变气门技术 。当发动机负荷较低时,2号、3号、5号和8号气缸的进气门和排气门将关闭 。
所谓串联型通常是由两个涡轮增压器串联而成,一个大,一个小 。由于转动惯量小,小涡轮可以在低转速下开始增压,而大涡轮在中高转速下介入,提供充足的进气,进一步提高输出功率 。
比如保时捷959的2.8L V6发动机,低速时由小型涡轮增压器负责介入,4200rpm时则涉及大型涡轮 。在两台发动机的共同作用下,可产生最大扭矩500N·m 。
保时捷959百公里加速仅需3.6s,1987年的出色表现与这台发动机有很大关系 。
说到不同的涡轮类型,像并联式,串联结构也可能采用增压器+涡轮增压器的模式 。增压器响应快,适用于低速级 。涡轮增压器虽然相应较慢,但高速性能良好,对中高速区间的动力输出有很大帮助 。后面我们会用例子介绍 。
没有必要神化双涡轮增压 。
看到这里,你可能会想,既然双涡轮发动机有这么大的魅力,为什么小排量涡轮增压器很少用?
最直接的原因就是太复杂,与注重耐用性和维护成本的小排量涡轮增压器气质不符 。另外,对于小排量涡轮增压器来说,增大涡轮增压器的尺寸可以满足增压动力的基本要求,两个小涡轮增压器串联或并联的增压效果不一定更好 。
当然,这些不能作为低排量涡轮增压的借口 。比如大众的1.4TSI双涡轮增压发动机,既有低速扭矩输出,也有高速动力输出 。
低速时,机械增压提供大部分增压压力,可产生1.3bar左右的压力 。1500rpm时,两台增压器同时提供压力,最大压力可达2.5bar 。
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