隨著技術(shù)的發(fā)展,,人們對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也越來(lái)越苛刻,不僅要擁有強(qiáng)勁的動(dòng)力,,還必須擁有極高的效率和足夠清潔的排放,。這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能要達(dá)到其最高效的工作狀態(tài),因此就必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)工作狀態(tài)下對(duì)于進(jìn)氣量的需求,。這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)的各部件都能夠通過(guò)“可變”來(lái)滿足在不同工況下的條件,。比如我們所熟悉的可變氣門(mén)正時(shí)/升程技術(shù),可變進(jìn)氣歧管技術(shù)都是如此,。那么在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上常見(jiàn)的VGT可變截面渦輪增壓技術(shù),,又有些什么作用呢?下面我們就一起來(lái)了解一下,。
『廢氣帶動(dòng)渦輪,,渦輪再帶動(dòng)葉輪對(duì)空氣進(jìn)行增壓,從而有效增大進(jìn)氣量』
渦輪增壓技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)上常見(jiàn)的技術(shù)之一,,它的原理其實(shí)非常簡(jiǎn)單:渦輪增壓器就相當(dāng)于一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣所驅(qū)動(dòng)的空氣泵,。在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)燃燒過(guò)程中,大約會(huì)有1/3的能量進(jìn)入了冷卻系統(tǒng),,1/3的能量用來(lái)推動(dòng)曲軸做工,,而最后1/3則隨廢氣排出。拿一臺(tái)功率200千瓦的發(fā)動(dòng)機(jī)舉例,,按照上面提到的比例,,它在排氣上的消耗的動(dòng)力大約會(huì)有70千瓦。這部分功率有一大部分隨著高溫的廢氣以熱能的形式消耗掉,,而廢氣本身的動(dòng)能可能只有十幾千瓦,。但是千萬(wàn)別小看這十幾千瓦,要知道家用的落地扇功率不過(guò)60瓦左右,!也就是說(shuō),,即使十幾千瓦也足夠驅(qū)動(dòng)兩百多臺(tái)電風(fēng)扇了,!可想而知,用廢氣渦輪驅(qū)動(dòng)空氣所帶來(lái)的增壓效果非�,?捎^,。
『BMW的并聯(lián)雙渦輪技術(shù)』
雖然發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷狀態(tài)下時(shí)排氣能量非常可觀,,但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),,排氣能量卻小的可憐,此時(shí)渦輪增壓器就會(huì)由于驅(qū)動(dòng)力不足而無(wú)法達(dá)到工作轉(zhuǎn)速,,這樣造成的結(jié)果就是,,在低轉(zhuǎn)速時(shí),渦輪增壓器并不能發(fā)揮作用,,這時(shí)候渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)甚至?xí)∮谝慌_(tái)同排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),,這就是我們經(jīng)常說(shuō)的“渦輪遲滯(turbo lag)”現(xiàn)象。
『大眾1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)的小尺寸渦輪擁有較低的啟動(dòng)慣量』
對(duì)于傳統(tǒng)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),,解決渦輪遲滯現(xiàn)象的一個(gè)方法就是使用小尺寸的輕質(zhì)渦輪,,首先,,小渦輪會(huì)擁有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,,因此在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí),,在發(fā)動(dòng)機(jī)較低轉(zhuǎn)速下渦輪就能達(dá)到最佳的工作轉(zhuǎn)速,,從而有效改善渦輪遲滯的現(xiàn)象。不過(guò),,使用小渦輪也有它的缺點(diǎn):當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí),,小渦輪由于排氣截面較小,會(huì)使排氣阻力增加(產(chǎn)生排氣回壓),,因此發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和最大扭矩會(huì)受到一定的影響,。而對(duì)于產(chǎn)生回壓較小的大渦輪來(lái)說(shuō),雖然高轉(zhuǎn)速下可以擁有出色增壓效果,,發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)擁有更強(qiáng)的動(dòng)力表現(xiàn),,但是低速下渦輪更難以被驅(qū)動(dòng),因此渦輪遲滯也會(huì)更明顯,。
『保時(shí)捷已將可變截面渦輪技術(shù)應(yīng)用在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上』
為解決這個(gè)矛盾,,讓渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高低轉(zhuǎn)速下都能保證良好的增壓效果,VGT(Variable Geometry Turbocharger)或者叫VNT可變截面渦輪增壓技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生,。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,,VGT可變截面渦輪增壓技術(shù)早已得到了很廣泛的應(yīng)用。由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于柴油發(fā)動(dòng)機(jī),,達(dá)到1000°C左右(柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為400°C左右),,而VGT所使用的硬件材質(zhì)很難承受如此高溫的環(huán)境,,因此這項(xiàng)技術(shù)也遲遲未能在汽油機(jī)上應(yīng)用。近年來(lái),,博格華納與保時(shí)捷聯(lián)手克服了這個(gè)難題,,使用了耐高溫的航空材料技術(shù),從而成功開(kāi)發(fā)出了首款搭載可變截面渦輪增壓器的汽油發(fā)動(dòng)機(jī),,保時(shí)捷則將這項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)為VTG(Variable Turbine Geometry)可變渦輪葉片技術(shù),。
使用了兩個(gè)VTG可變截面渦輪增壓器的保時(shí)捷911 Turbo,在僅使用了3.8L的排量的條件下,,就壓榨出了368kw/6000rpm的最大功率和650Nm/1950-5000rpm的最大扭矩,。還能在超增壓模式下,將功率提升到390kw,,最大扭矩提升到驚人的700Nm,,而此時(shí)的升功率也達(dá)到了駭人的102.6kw/L。最難能可貴的是,,這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在VTG技術(shù)的幫助下,,從1950-5000rpm范圍內(nèi)都可以維持650Nm的最大扭矩輸出,在低轉(zhuǎn)速下基本察覺(jué)不到渦輪遲滯情況,。
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