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Turbo Charge!(下)

[本站 TurboCharge!(下)上期说到了涡轮增压的基本原理和发展历史,这期咱们就来说说和涡轮增压有关的几种技术。如何避开涡轮增压器的缺点涡轮增压器刚刚应用在汽车上的时候还有很多不足,比如说严重的涡轮迟滞。涡轮迟滞带给你的感受就是,你一脚地板油下去,车子开始慢慢的向前跑,过了几秒钟当涡轮介入的时候,车子才会猛得向前一窜,这时候推背感才会出现。为了解决涡轮迟滞的问题,现在各个汽车厂家都有…

Turbo Charge!(下)

上期说到了涡轮增压的基本原理和发展历史,这期咱们就来说说和涡轮增压有关的几种技术。

如何避开涡轮增压器的缺点

涡轮增压器刚刚应用在汽车上的时候还有很多不足,比如说严重的涡轮迟滞。涡轮迟滞带给你的感受就是,你一脚地板油下去,车子开始慢慢的向前跑,过了几秒钟当涡轮介入的时候,车子才会猛得向前一窜,这时候推背感才会出现。为了解决涡轮迟滞的问题,现在各个汽车厂家都有自己的应对方法,其中最简单的方法就是减小涡轮的尺寸:小涡轮叶片的惯性相对较小,同样的排气量小涡轮的叶片响应的更快,这样就改善了涡轮严重迟滞的问题。但是小涡轮带给发动机的增压量有点小,一般家用车才会使用,那么一些对增压需求量较大的车要怎么办呢?

BMW:N54/N55↓

先来看看宝马吧。2007年宝马推出了一款直列六缸3.0T涡轮增压发动机:N54B30,从此在涡轮增压的路上越走越远。N54B30是在01年推出的N52B30直列六缸自然吸气发动机的基础上研发的,拥有两个并联的小尺寸涡轮,每个涡轮负责三个气缸的废气和增压,动力数据上比N52B30提高了不少,同时两个小涡轮的响应速度比较快,这让N54B30的油门响应速度非常接近自然吸气发动机。后来由于一些设计上的缺陷,宝马将N54上的两个小涡轮给换成了一个涡轮,但是采用了双涡管技术,这就是后来主流的N55B30发动机。

那么什么是单涡轮双涡管技术呢?

就是在涡轮的进气端,由原来三个气缸驱动一个涡轮的形式,改为了三个气缸为一组,两组气缸分别通过一个独立的涡轮进气管路带动一个涡轮。这样可以进一步减重,将涡轮增压的结构简单化(N54B30的进排气结构因为双涡轮增压的结构变得复杂,取消了BMW先进的Valvetronic电子气门技术)。

918的祖宗:疯狂的959↓

再来看看上世纪末的神车:90年代初的世界三大超跑,分别是迈凯伦F1,法拉利F40和保时捷959,其中保时捷959是最早搭载序列式涡轮发动机的量产车之一。这套搭载在959上的KKK序列式涡轮也属于并联式涡轮的范畴,在1600转时只有一个涡轮增压器工作,当涡轮提供了一定的进气压力时,多余的废气才会吹进第二个增压器,于是第二个增压器开始加速,也可以说是跟着空转。达到4300转时,两个增压器就拥有了足够的废气能量,随后第二个增压器中的压缩空气通过一个阀门也被压进进气管。这种涡轮增压也是双涡轮增压,只不过相较于V型引擎上同时工作的一对涡轮来说,序列式涡轮的两个涡轮增压器工作顺序是一前一后罢了。

赛场上的涡轮——飞驰的WRC赛车↓

在涡轮增压被发明后的几年内,这个强大的黑科技就开始在赛场上崭露头角,这就不得不提到偏时点火了:涡轮增压会带来更大的动力输出,但是缺点就是前文提到的涡轮迟滞,早期的发动机在排气量达不到一定量的时候,涡轮器是没有起到多少作用的,这时候的发动机就像同排量的自然吸气发动机,即便是用了小惯量的涡轮增压器或者多个涡轮,这种影响也是不能完全消除的。

那在某些需要动力持续输出的比赛中,涡轮车该如何生存呢?

这就有了大家喜闻乐见的“放炮”——偏时点火系统的诞生。

在WRC(世界汽车拉力锦标赛)中,车手需要每时每刻对车身姿态进行调整,需要动力的时候发动机需要立刻给予足够的动力,而对于小排量的涡轮增压发动机,要想获得大马力而是用增压值较大的增压器的同时,又要解决涡轮高延迟的问题,于是偏时点火技术应运而生:涡轮增压的基本原理就是依靠气缸排出来的废气带动涡轮,涡轮通过转轴带动叶片吸入新鲜空气,新鲜空气再经过中冷器的处理后压入气缸内。

那么只需要让涡轮一直转动,涡轮不就保持了一个稳定的增压值了吗?

而偏时点火技术就是利用这一点:在车手松油门踩刹车的时候,ECU会命令供油系统喷射燃油而不点火,直接让这些燃油进入气缸后再被排出。这些易燃的油气在温度极高的排气歧管那里会被直接点燃,急剧膨胀,从而带动涡轮持续高速旋转,这样就会有持续的增压值,只要车手踩下油门,动力就会随叫随到。当然,偏时点火会对排气系统和涡轮都造成不小的损害,所以民用车上几乎看不见偏时点火,偏时点火还是算赛用技术的范畴。

温度极高的排气歧管(俗称的“头段”),燃油混合气很容易就在此发生燃烧。↑

三菱EVO正是为了WRC赛事而生,改装偏时点火系统后的EVO异常的凶猛。↑

最后再来说一个小知识:网上有人会说涡轮增压的家用车在熄火前需要怠速一段时间,其道理就是涡轮在工作的时候转速极高,通常能达到十几万转,而且涡轮增压器是需要机油来为其冷却的,当发动机熄火了以后机油就停止了供应,而缺少了机油的润滑,增压器转子的轴承就可能受到更大的磨损。

当然了,这其实是涡轮增压发明的初期,现在的家用轿车一般都会配有专门的延时程序,只要电瓶电量足够,都会在行驶熄火后,根据温度状况自动延时带动冷却泵运转散热。比如大众的TSI,它给涡轮的冷却除了发动机本身的冷却系统外,还会为涡轮独立再设计一套电子水泵冷却系统。所以日常使用涡轮增压的汽车还是尽管放心好了。

本期的Turbo Charge到这里就结束了,那么下一期我们会讲些什么呢?

先给张预告图吧,快来猜猜!

标签:涡轮   增压   发动机

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