相信看過《速度與激情》的車友們都記得主角唐老大的改裝車,它的發動機進氣口伸出引擎蓋,節氣門也露在外面。這種改裝方式因為直接拋棄了空氣濾芯,沒有空氣濾芯對進氣的阻力,可以小幅度提升動力。除了去掉進氣的阻力以外,如果利用增壓器主動增大發動機的進氣量,這同樣能夠增加發動機的動力輸出。增壓器的動力主要來源于尾氣(渦輪增壓)和發動機(機械增壓),兩種方式各有各的優點。
渦輪增壓和機械增壓的競爭一直存在,兩者的適用情況也不同。機械增壓更加適用于大型v8發動機,而渦輪增壓則適用于小型發動機。由于機械增壓器靠皮帶來帶動,所以即使在發動機怠速時,機械增壓器也能夠快速轉動,從而增加進氣量,在發動機轉速較低的時候也能夠提供動力。缺點是當發動機轉速提升時,機械增壓器損耗動力要大于它帶來的動力。從結構方面考慮,機械增壓器非常適用于v8或v6發動機的“v”型結構。
早期的機械增壓系統在3000rpm左右就開始損耗動力,因此降低了發動機高轉速區間的性能。機械增壓一直在發展,比如被稱為不列顛吹風機的賓利blower和機械增壓avantis的設計則代表著機械增壓向前邁出了重要的一步。既然高轉速時,機械增壓會影響發動機的動力,那么在高轉速時斷開機械增壓器的動力不就行了。所以到后來,一些機械增壓器擁有了離合器,用于切斷動力,但這增加了結構的復雜性。
與機械增壓器不同的是,渦輪增壓器的動力來源于尾氣,盡管它會妨礙尾氣的排出,但它帶來的動力更多。它的缺點也比較明顯,在發動機轉速較低時,尾氣無法產生足夠的動力來驅動增壓器。第一代渦輪增壓汽車在發動機轉速為2rpm時,渦輪增壓器才介入,為汽車提供強勁的動力直到轉速沖擊紅線區。
正是由于低轉速時,渦輪增壓器無法發揮作用,所以這是需要改進的部分。現代的渦輪增壓器已經取得一些突破,它使用超輕的渦輪葉片,并且能夠在低轉速就介入。渦輪增壓器還有一些問題:小型渦輪增壓器在汽車節氣門減小開口,也就是收油的時候,不需要那么大的進氣量。但渦輪葉片仍然在旋轉,這就使得在較高的轉速時,渦輪增壓器會阻止尾氣排出,因此出現了泄壓閥,讓尾氣可以繞過渦輪增壓器排出,這是渦輪遲滯的原因。保時捷930渦輪增壓車型是渦輪遲滯最明顯的一個例子。
渦輪增壓器一直在改進,比如在保時捷959和馬自達rx-7 fd上面就配有順序雙渦輪增壓器,一個適用于低轉速,一個適用于高轉速。這個系統非常復雜,需要精準的電腦控制,而且還比較昂貴。但它確實有效,從1rpm到13000rpm之間能夠為汽車提供強勁的動力。
如今,像是可以利用排氣系統中的脈沖提前旋轉的雙渦管渦輪增壓器,或者是可以實時改變渦輪葉片尺寸的可變噴嘴渦輪增壓器,都能夠在更廣的轉速區間為發動機提供動力。保時捷2017款boxster和cayman使用的便是可變噴嘴渦輪增壓器。
渦輪增壓發展了這么久,從目前來看是稍微領先的,但機械增壓也沒有止步不前。由于電動車的發展,極其高效的電動機將帶動機械增壓器,不需要從發動機那里借助動力,可以明顯降低損耗。一些車企正在開發雙增壓器,將電動機械增壓和渦輪增壓結合,從而完美地為汽車提供全轉速域的動力。隨著車企們完善軟件和增壓器的結構,預計這些解決方案將在未來幾年內出現。
車叔總結:
來源:搜狐
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