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涡轮增压发动机优缺点

时间:2015-10-12 10:21:25 点击:

  [摘要]随着节能减排等小排量车型的利好政策出台、油价日益增高等购车养车成本的增加,涡轮增压车型的又一波热潮又掀起来了,除了老牌的大众和通用外,日产、PSA也纷纷表示将会将涡轮增压技术引入国内。涡轮增压发动机有着自然...

随着节能减排等小排量车型的利好政策出台、油价日益增高等购车养车成本的增加,涡轮增压车型的又一波热潮又掀起来了,除了老牌的大众和通用外,日产、PSA也纷纷表示将会将涡轮增压技术引入国内。涡轮增压发动机有着自然吸气发动机没有低油耗高扭矩优势,不过其对油品、保养得要求却要高不少,本期专题将从动力性能、油耗、保养费用等方面为您介绍涡轮增压动力和自然吸气动力的优缺点,为您的购车养车提供一些参考。

涡轮增压发动机优缺点

◆涡轮增压发动机与自然吸气发动机优缺点对比

涡轮增压发动机的优缺点
1、提高燃油经济性,降低尾气排放。
2、小排量高功率,能够提供持续的动力。
3、动力输出反应滞后,平顺性有待提升。
4、后期保养维护费用不低。

自然吸气发动机的优缺点
1、技术成熟,稳定性较高。
2、动力输出平顺,反映速度快。
3、跟涡轮增压发动机相比动力上有差距。
4、后期保养费用较涡轮增压发动机低。


◆动力性能及油耗对比

动力油耗表现对比

车型
综合油耗L/100km
最大功率(kW/rpm)
福克斯1.8手动基本型

9.04L

91/6000
速腾1.4TSI手动技术型

7.79L

96/5000
车型
综合油耗L/100km
最大功率(kW/rpm)
迈腾 1.4TSI DSG精英型

8.58L

96/5000
雪铁龙C5 2.0 AT 舒适型

10.61L

108/6000


编辑点评

从上边的我们特意选取的两组发动机的性能对比可以看出,大众的1.4T发动机功率介于自然吸气的1.8L-2.0L发动机之间,而从网友提供的综合油耗来看,1.4T发动机在同等功率下具有1-2个油之间燃油消耗优势,当然油耗的表现与驾驶熟练程度和路况的综合表现都有关,但可以遇见的是今后小排量+涡轮增压会逐渐成为趋势,而不少厂家也对此投入了十分的关注度。

◆涡轮增压为何省油?

选涡轮增压还是选自然吸气 涡轮真省油?

作者:沈丹 

涡轮增压近年来是一个热门话题,早些年主要是大众汽车推出了一些涡轮增压车型,比如宝来,比如帕萨特车型就都是涡轮增压的典型代表。最近两年,涡轮增压有方兴未艾之势,不仅大众以及通用品牌推出了小排量的1.4TSI涡轮增压和1.6T涡轮增压动力,就连一些自主品牌也纷纷大打涡轮增压的好牌。比如荣威(微博)1.8T,中华1.8T,甚至于奇瑞G5也推出2.0T涡轮增压。在涡轮增压的大趋势下,不少初次购买汽车的消费者开始有些迷惑了。似乎没有涡轮增压,就缺乏了高技术,也缺乏了选车的眼光,更和经济油耗远离。到底事实是否如此,自然吸气动力真的没有希望吗?我们希望通过实际用车以及一些对于技术方面的理解来回答某些消费者的购车疑问。

一、涡轮增压的原理以及利弊

我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,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,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。

涡轮增压发动机优缺点

我们如果平常留心一下汽车尾气的话,会发现尾气从消声器排出带有动力,如果利用好这种废气能力就可以冲击涡轮叶片从而在进气时压缩更多的空气进入汽缸。其实我们还只是察觉到尾气的已经从消声器中排出的能量,在消声器之前,这种废气带来的能量是相当大的。假如给我们一台平常的自然吸气发动机加上了涡轮增压部件,那就成了涡轮增压发动机了,有时候道理就这么简单。

就好比以前的手动步枪,打一枪需要手动退子弹壳,然后再上膛,这样就很麻烦了。后来聪明的武器发明家悟出了一个心得,何不利用发射子弹的后坐力完成退子弹壳以及上膛功能,因此手动步枪也逐步演化出半自动步枪和全自动枪械。涡轮增压发动机也一样,利用了发动机排气能量增加进气压力。当然涡轮增压不仅仅是废气一种形式,还有机械式增压以及废气/机械式复合增压形式。不管是什么涡轮增压形式,增加进气压力的原理是一样的。

涡轮增压最早是用在上个世纪20年代,主要给老式的活塞式飞机发动机提供高空飞行时更多进气量。现在移植到了汽车上,其技术结构经受了近百年考验,算得上比较成熟的技术,也是欧洲机械工业和汽车制造偏爱的发动机类型。所以提起涡轮增压,也不是那么神秘,随便街上了解一下,很多汽柴油货车/客车都采用了涡轮增压结构。即便是购买了普通自然吸气车型,我们也可以根据自己车辆的具体性能和结构采取后期增添涡轮增压部件的改车举措。

涡轮增压发动机优缺点
大众2.0l自然吸气发动机

涡轮增压发动机相比普通自然吸气发动机的优势主要是以下两点:首先是涡轮增压可以在排量较小的情况下提供更大的功率和扭矩。其次是涡轮增压也在理论层面上提供更好的油耗表现。为何说理论上,下面我们会有一个具体分析。

有利也有弊,涡轮增压发动机的主要两个不足也比较突出。首先是保养费用较高,相比普通自然吸气车型,涡轮增压车辆的保养费用一般都要更高一些。其次是那么涡轮轮增压部件有使用寿命周期,比如早期的帕萨特和宝来就是6万公里必须更换。这在随车说明书上都有特意标注的(老宝来或帕萨特车主可以回忆一下)。需要更换涡轮增压部件这一个流程,不仅在工序上比较繁琐,而且也会给车主增加不小的后期养车经济负担。

由于涡轮增压方式会给发动机带来更高的燃烧温度,所以在理论上,涡轮增压发动机不如自然吸气发动机寿命更长久。当然这也不是绝对的。只是相对而言,涡轮增压使用寿命不及自然吸气发动机。

二、涡轮增压能否真正省油?

从我们使用经验以及针对涡轮增压车主的了解来说,一般1.8T涡轮增压动力油耗相当于普通自然吸气2.0-2.4升车型油耗。这也很正常,本来涡轮增压只是在相同的汽缸体积增加更多压力,从而获得更好的功率和扭矩表现。空气压力加大,汽油消耗也不会太低。所以依靠涡轮增压省油不是太现实的。不过如果是市内行驶的话,在堵车严重或者红绿灯比较多的情形下,涡轮增压车型还是能够依靠较小的排量实现节油目的。这个道理很简单,比如1.8T涡轮增压如果技术指标同等与于2.3升自然吸气动力单元。同样怠速或慢速情况下,涡轮增压其实也没有启动,只是等于一台普通的1.8升自然吸气发动机,自然要比2.3升发动机节油了。

涡轮增压启动有一个发动机转速限制,比如现在热门的高尔夫6和速腾1.4TSI都是1.3吨左右的胖家伙。它们的1.4T涡轮增压介于是在1750rpm时候实现,如果你的油门不够深,或者他们的DSG变速箱调教偏向经济性的话。那么在一般道路上行驶,驾驭这种涡轮增压车型只要换挡以及行驶转速达不到1750rpm时,更多的时候,我们其实是开着一台1.4升自然吸气车型在前进。这样是可以节约油耗的,不过动力性能也不是特别充沛了。毕竟涡轮增压叶片多少对进气会有些影响。这就相当于一台自然吸气发动机,现在因为涡轮增压达不到启动转速,但涡轮叶片还是在尾气能量冲击下转动,那么可想而知此时进气表现甚至还不如同排量自然吸气发动机了。

从大多数使用者的反映来看,涡轮增压谈不上特别费油,但也谈不上特别节油,一般会比同排量自然吸气发动机油耗高出一些,但比性能指标上对应的更大排量自然吸气发动机油耗还是让人放心多了。

三、涡轮增压能否全面压倒V6机头?

以小博大是人类比较偏好的心理。就好比小个对战大个头一样,尽管小个子也许年纪更大,吃得饭也不比大个少,但只要能够战胜大个,或者同台竞技,人们往往会押宝在小个头身上。这是一种人类共有的心态,说不清道不明的。就和赌博一样,从来都是以小博大,没有几个傻乎乎的会以大博小。

涡轮增压发动机优缺点
新皇冠

要说涡轮增压能够全面压倒自然吸气V6机头。我们从纸面上理解是可以的,比如新君威的2.0T发动机,最大功率可以达到162千瓦,最大扭矩350牛米,这个数值不能简单说惊讶,简直就是恐怖。锐志或皇冠3.0L的V6车型也才170千瓦最大功率,扭矩更只有300牛米。雅阁3.5排量V6机头也才339牛米扭矩,要说涡轮增压恐怖,新君威就是一个很好的例子。即便是大众的2.0TSI车型迈腾,也不是一个省油的灯,最大功率147千瓦,最大扭矩280牛米的表现,也让许多2.5L级别的V6车型为之震撼。

那我们就非涡轮增压车型不选了?V6机头就真的很了鸡肋吗?答案当然是否定的。涡轮增压首先工作噪音就比V6机头大,而且发动机怠速抖动也大于V6车型。对于一些商务车型,我们选择V6发动机会比涡轮增压动力更适合一些,因为更安静更舒适,加速噪音也小。而且V6发动机加速或发力很持续,不会有涡轮增压介入时的延迟和停顿感受。大部分V6发动机实际油耗和一些涡轮增压车型基本持平,并且起步和低速表现也会更好一些。总而言之,涡轮增压和V6机头各有各的优势。如果说谁全面压倒谁,恐怕目前来说还难分高下。

四、如何选择涡轮增压与自然吸气

对于那些年轻人而言,涡轮增压车型可能更满足他们一些,毕竟动力更充沛,而且购买价格可以做到现对较低。比如普通的2.4L自然吸气或者2.5L V6车型,价格需要20多万了。现在我们购买一台1.8T涡轮增压车型也许只有十几万,但性能上绝不会比自然吸气车型低,所以年轻消费群体对于涡轮增压更青睐更敢于接受一些也是可以理解的。像高尔夫6或速腾1.4TSI发动机是最受欢迎的小排量涡轮增压。

对于那些代步人群或普通家庭消费者以及中年用户,我们选择自然吸气似乎更实惠一些。保养费用更低一些不说,而且无须担心涡轮增压部件寿命到期后的一大笔开销。从平实用车角度而言,自然吸气发动机好保养好维护,这倒是涡轮增压所比拟不了的。

编辑结语:涡轮增压和自然吸气发动机的对抗,也不是个新话题了,目前来看,双方各擅胜场,谁也没有最终能够压倒谁,对于我们这些消费者而言,如何选择,应该从自身需要出发,不要盲目跟风,只有真正适合自己的才是最好的。这也是我们这篇文章抛砖引玉的最终目的。

◆保养费用

 

速腾月均1728元

2010款速腾1.4TSI手动技术型保养周期及费用

保养里程
机油机滤
空气滤芯
汽油滤芯
空调滤芯
火花塞
变速箱油
总费用
0.7万公里
免费
1.5万公里
420
2.5万公里
1112
 
 
3.5万公里
526
 
 
4.5万公里
1029
 
 
5.5万公里
503
 
 
6.5万公里
2165
 
 

3年7次常规保养费用总额:5755(单位:元)

注:●为必须更换,○为检查

福克斯月均1794元

福克斯1.8手动型保养周期及费用

保养里程
机油机滤
空滤
空调滤芯
汽滤
花费
0.5万公里
免费
1万公里
492
1.5万公里
307
2万公里
696
2.5万公里
307
3万公里
492
3.5万公里
307
4万公里
696
注:●为必须更换,○为检查。

 

编辑点评
从上面两个表格的速腾1.4T和福克斯1.8L的养车费用对比来看,两者在正常行驶的情况下保养费用的差不多的,其实不然,这只是车辆不发生故障的理想状况,涡轮增压发动机相比自然吸气发动机而言,需要驾驶者更为注意,而故障率也较自然吸气发动机要高,同时涡轮的寿命也较发动机寿命要短,而更换新的涡轮无形中会增加一大笔的费用。


◆涡轮增压发动机保养窍门

1、机油一定要用好

以宝来、帕萨特为例,涡轮增压器的损坏通常是其与进气管之间的油封密封损坏,导致大规模烧机油,而从我们的调查中发现,油封的损坏有很大一部分是因为车主没有按时更换机油,或者使用了劣质的机油,导致浮动的涡轮主转动轴不能正常润滑和散热,从而在高温下损坏油封造成漏油。

因此我们建议涡轮增压发动机应该选择耐高温、抗氧化好的优质机油,并且还要注意适当缩短机油的更换周期。

涡轮增压发动机优缺点

2、注意保持涡轮的清洁

涡轮增压器转轴与轴套之间的配合间隙很小,所以如果使用的机油不干净或者由于机油滤清器不干净导致有杂质进入,那样就会造成涡轮增压器的过度磨损。另外,如果吸入的空气中含有大量杂质,这些灰尘颗粒一旦进入高速运转的增压器叶轮,就会使灰尘颗粒撞击增压器叶轮,从而造成涡轮运转不稳、轴套和密封件磨损,因此使用涡轮的车型要特别注意及时更换机油滤清器和空气滤清器,保持涡轮的清洁。

3、冷车启动要慢行、热车也要怠速一会再熄火

通过了以上的了解我们现在知道涡轮属于一种高速运转部件,所以需要润滑油的实时保护,而在冷车启动的初期,机油温度通常都比较低,也比较粘稠,润滑效果不佳,而待其升温到正常工作温度则需要有一个过程和时间,如果在这几分钟内您强迫涡轮以全负荷的状态工作,那么就会增大涡轮的磨损,缩短涡轮的寿命。

所以正确的使用方法是,您在开车的头几分钟应先怠速运转几分钟,等机油进入最佳状态后,再踩油门让发动机高转速运转,尤其是在北方的冬天,冷车启动后一定要注意先让车热热再走,它舒服您也舒服。而关于停车这件事是非常容易被大多数车主所忽略的,由于涡轮工作起来的温度非常高,所以停车以后您最好先原地怠速一会儿再灭车,此时发动机的机油系和冷却系还都在工作,这就可以让涡轮的温度一点点降低下来,需要注意的是在灭车后涡轮由于惯性所致还会继续运转,此时仍然需要机油润滑,而如果您突然关掉发动机,那么整个发动机系统都不再工作,涡轮的冷却系统和润滑油供应都会嘎然而止,只能靠自然冷却,而这样会导致涡轮寿命的锐减。

另外现在有新款涡轮增压发动机已经通过增压额外的冷却系统水泵控制阀来解决停车后的涡轮散热的问题,不过需要注意的是当您关掉发动机后机油系统仍然不起作用,涡轮的润滑效果降低,所以我们建议使用涡轮发动机的车型最好都能先原地怠速一会再灭车。

涡轮增压发动机优缺点

4、定期检查很关键

定期检查顾名思义就好像我们身体的定期检查一样,养成这个好喜欢可以帮助我们及时发现涡轮的毛病防患于未然。首先,我们应该经常检查涡轮增压器的外观,看各个密封环是否有损坏、机油进油管和回油管接头是否有松动和渗油的迹象、增压器废气排出口是否残留有机油、压缩机进气直管壁内是否有机油、以及涡轮增压器是否有异响或者不正常的震动。如果在您平时使用过程中发现有以上不正常现象,这时就需要尽早到4S店去检修了,以避免发生更严重的部件损伤。

总结:

通过以上我们不难发现,涡轮增压发动机在平时使用时需要特别注意两点,一是要用好机油,而这点也导致了涡轮发动机在养护成本上比普通自然吸气发动机要高出很多;另一点就是在日常使用时要注意先热车再走车,停车的时候也最好不要马上关掉发动机。只要注意了以上这两点,我们就能尽情享用涡轮增压发动机所带来的畅快动力了。

 

◆结语

关于涡轮增压与自然吸气车型的争论一直以来还是各执一词,不过我们应该本着自身需要以及用车环境因素来选择。如果你崇尚激情的驾驶,对性能车型情有独钟而不去太多关心保养费用甚至寿命问题,那么,涡轮增压的优异提速性能是你不二的选择;对购车仅仅用于上下班代步的人群来说,购买自然吸气车型会令驾驶十分舒适和轻松,同时后期的维修保养也要比涡轮增压省心。涡轮增压与自然吸气各有优势,不过整体来说,涡轮增压车型的市场占有率将会慢慢增大。
 

涡轮增压发动机优缺点

◆汽车知识:深度解析涡轮增压及其优缺点

当今的人们买车除了关注价格、安全、油耗等问题外,最关注的就是这款车带不带涡轮增压、涡轮增压对发动机使用寿命有什么影响等。下面小编就带您深度解析一下有关涡轮增压的知识。

涡轮增压定义:

涡轮增压,是一种利用内燃机(Internal Combustion Engine)运作所产生的废气驱动空气压缩机(Air-compressor)的技术。与超级增压器(机械增压器,Super-Charger)功能相若,两者都可增加进入内燃机或锅炉的空气流量,从而令机器效率提升。常见用于汽车引擎中,透过利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。

涡轮增压概念:

首先我们来弄明白什么是涡轮增压。涡轮增压的英文名字为Turbo,一般来说,如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型,譬如奥迪A6的3.0T,帕萨特1.8T,宝来1.8T等等。

涡轮增压的目的:
 

涡轮增压发动机优缺点
 

涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L发动机的水平,但是耗油量却比1.8发动机并不高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。

涡轮增压的原理:
 

涡轮增压发动机优缺点
 

最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的,这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。众所周知,发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,其实并不复杂,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好,你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,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,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。

增压类型:

机械增压系统
 

涡轮增压发动机优缺点

机械增压系统:这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后现象,动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面,因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果并不高。

气波增压系统
 

涡轮增压发动机优缺点

气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面。

废气涡轮增压系统
 

涡轮增压发动机优缺点

废气涡轮增压系统:这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了,增压器与发动机无任何机械联系,实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它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,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言,加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方,那就是泵轮和涡轮由一根轴相连,也就是转子,发动机排出的废气驱动泵轮,泵轮带动涡轮旋转,涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。

复合增压系统

复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,机械增压有助于低转速时的扭力输出,但是高转速时功率输出有限;而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起,来解决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多,汽油机上采用双增压系统(复合增压系统)的车型还比较少,大众的1.4TSI发动机(这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时,由机械增压提供大部分的增压压力,在1500rpm时,两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高,涡轮增压器能使发动机获得更大的功率,与此同时,机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制,它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时,由涡轮增压器提供所有的增压压力,此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离,防止消耗发动机功率)采用了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此很难普及。

优缺点总结:

优点:在相同排量的前提下,能大幅提升发动机的功率和扭矩,大约40%左右,也就是1.8T大约能相当于2.4L。燃料燃烧的更充分。

缺点:维护保养费用贵不少,并且在城市中大部分时候涡轮增压器是不工作的,因为一般都设定在3500转左右才会启动涡轮增压。而且安了涡轮增压的车动力输出反应滞后,油门踩下去提速会有一个延时,因为废气涡轮增压器需要发动机的废气驱动,当你踩下油门后涡轮增压器并没有马上提高工作效率,要等个两秒以上才会反应过来。

总结:随着技术的进步,虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进,但是由于设计原理问题,因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定差异的。譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车,在实际的行驶之中,加速肯定不如2.4L的,但是只要度过了那段等待期,1.8T的动力同样会窜上来,因此如果你追求驾驶的感觉的话,涡轮增压引擎并不适合你,如果你是跑高速之类的,涡轮增压才显得特别有用。如果你的爱车经常在城市内行驶,那么有必要考虑需要什么样的涡轮增压,因为涡轮并不是随时都在启动的。对于那些启动转速高的涡轮增压发动机,就拿斯巴鲁(富士)翼豹的涡轮增压来说,它的启动是在3500转左右,5挡能够上到3500转估计速度都破120了,除非你故意停留在低档位,否则不超过120公里的时速翼豹的涡轮增压根本无法启动。这时那些低转速启动的涡轮增压发动机更为合适,例如大众的1.4Tsi/1.8TSI发动机,在1750甚至1500转的时候涡轮增压就介入了,即使在2000~3000换档,也能保证换档前后转速保持在燃油应用效率更高的涡轮增压区域。
 

涡轮增压发动机优缺点

涡轮增压

概述

涡轮增压,是一种利用内燃机(Internal Combustion Engine)运作所产生的废气驱动空气压缩机(Air-compressor)的技术。与超级增压器(机械增压器, Super-Charger)功能相若,两者都可增加进入内燃机或锅炉的空气流量,从而令机器效率提升。常见用于汽车引擎中,透过利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。


增压目的

涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L发动机的水平,但是耗油量却比1.8发动机并不高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。

负面影响

不过在经过了增压之后,发动机在工作时候的压力和温度都大大升高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能都会受到影响,这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。

增压原理

最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的,这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。

众所周知,发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。

大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,其实并不复杂,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好,你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。

我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,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,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。

增压类型

机械增压系统:这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同,因此没有滞后现象,动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面,因此还是消耗了部分动力,增压出来的效果并不高。

气波增压系统:利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面。

废气涡轮增压系统:这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了,增压器与发动机无任何机械联系,实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它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,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言,加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方,那就是泵轮和涡轮由一根轴相连,也就是转子,发动机排出的废气驱动泵轮,泵轮带动涡轮旋转,涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。

复合增压系统:即废气涡轮增压和机械增压并用,机械增压有助于低转速时的扭力输出,但是高转速时功率输出有限;而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起,来解决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多,汽油机上采用双增压系统(复合增压系统)的车型还比较少,大众的1.4 TSI发动机(这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时,由机械增压提供大部分的增压压力,在1 500rpm时,两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高,涡轮增压器能使发动机获得更大的功率,与此同时,机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制,它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时,由涡轮增压器提供所有的增压压力,此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离,防止消耗发动机功率)采用了这一系统。其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小,只是结构太复杂,技术含量高,维修保养不容易,因此很难普及。

涡轮增压发动机

涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机,涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内,叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量就相应地得到增加,就可以增加发动机的输出功率了。

涡轮增压发动机的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。
 

涡轮增压发动机的优缺点

近年来,随着中国汽车业的发展,带涡轮增压的发动机的车也越来越多,在国产车中级车中,除了速腾、宝来以外,现在又有明锐1.8TFSI、骏捷和尊驰也涡了一把,这些带T的发动机的车,通常都是用在较高配置的车型上,而且价格都比没有T的普遍高出2-3万元,到底值不值?这里说说涡轮发动机的优缺点供大家参考。

众所周知,发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制。如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。最早的涡轮增压器是用于跑车或方程式赛车上的,这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。而对于一般用户而言,买了带“T”的车后,第一个反应就是“比普通车的自然吸气发动机的确强劲了不少!”

时下为广大车友所津津乐道的TURBO,全称TURBOCHARGER,也就是涡轮增压系统。一台发动机装上涡轮增压器后,其输出的最大功率与未装增压器的相比,可增加大约40%,甚至更多。另外,发动机在采用了增压技术后,还能提高燃油经济性和降低尾气排放。

目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统发动机的车型并不多,基本上都是集中在少数几个品牌上,除了上述提到的新车型外,还有一些中高级车上也可以见到,如大众的帕萨特1.8T、国产的奥迪A6L 2.0T、A4 1.8T等等。如果算上国外有量产的车型,则是多不胜数,如SAAB的9-3、9-5,VOLCO的XC90 2.9T等等。不过最为车迷们津津乐道的,还是要算那些日本的高性能跑车了,其中最具代表性的就有:日产的SKYLINE GT-R、三菱枪骑兵EVOLUTION、斯巴鲁 翼豹 WRX STi、丰田SUPRA,以及马自达的 RX-7等。

大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,但它的基本结构和原理其实都并不复杂,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。不过,发动机在采用废气涡轮增压技术后,工作中的最高爆发压力和平均温度都将大幅度提高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能也都会受到影响。为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下能可靠耐久地工作,必须在发动机主要热力参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面做必要的改变,而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。由于这个改变过程在实行中难度颇大,而且还要考虑增压器与发动机的匹配问题,因此在一定程度上也限制了废气涡轮增压技术在发动机上的应用。

涡轮增压也有缺点

虽然涡轮增压的确能够提升发动机的动力,不过它的缺点也有不少,其中最明显的就是动力输出反应滞后。由于转子的惯性作用,叶轮对油门的骤时变化反应还是迟缓。从你大脚油门希望立即提速,到叶轮高速转动将更多空气压进发动机之间,存在一个时间差,而且这个时间还不短。一般经过改良的涡轮也要至少2秒左右来增加或者减少进气的压力。如果你要突然加速的话,瞬间会有提不上速度的感觉。

随着技术的进步,虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进,但是由于结构性的原因,涡轮增压的汽车驾驶起来的感觉和大排量的汽车还是有一定的差异的。比如1.8T的涡轮增压发动机,在实际的行驶中,初段的提速能力速肯定不如2.4L自然吸气发动机,但是只要度过了等待期,动力还是会很快窜上来,因此如果你要追求激烈驾驶的感觉的话,涡轮增压的引擎其实并不适合你。不过如果经常跑高速或者是上高原,涡轮增压就会显得特别有用。

如果你的经常在城市内行驶,那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了,因为涡轮并不是随时都在启动的,事实上在日常行车中,涡轮增压的启动机会很少,甚至不使用,这就给涡轮增压发动机的日常表现带来影响。就拿斯巴鲁翼豹的涡轮增压器来说,它的启动转速是在3500转左右,最明显的动力输出点则是在4000转左右,这时候会有二次加速的感觉,并一直持续到6000转甚至更高。而一般市内驾驶我们的换档实际都只是在2000-3000之间,5挡能够上到3500转估计速度都破120了,也就是说除非你故意停留在低档位,否则不超过120km的时速涡轮增压根本无法启动。没有涡轮增压的启动,你的1.8T其实还不如一部1.8的车,因为没有启动的涡轮对于进气甚至还有一些阻力作用。

此外涡轮增压还有维护保养方面的问题,就拿宝来的1.8T来说,6万公里左右就要更换涡轮了,虽然次数不算多,毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费,这个对经济环境还不是特别好的车主来说特别值得注意。

另外,相对来说,废气涡轮增压器与柴油机配合运行时,涡轮机允许工作的范围较广,高效率范围也较宽,在配合运行中产生的问题较少,所以废气涡轮增压技术在柴油机应用的比较多。而对于汽油机在增压后,提高了缸内混合气压缩和燃烧气体的温度和压力,提高了燃烧室受热零件的热负荷,很容易产生爆震。这也就是至今为止,增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。

【点评】

① 柴油发动机涡轮增压比汽油更合适。
② 涡轮增压的最大好处是发动机的最大功率和扭矩比同排量的车大40%,也就是1.8T≈2.4L,但前提是发动机转速要高于2000转以后涡轮才起作用,如果只是在城市里用车,涡轮的作用就发挥不出来,1.8T顶多也就是1.8L的功率。
③ 涡轮增压后使用和保养都多了负担。所以,一般城市使用,带T的车作用并不是很大。

作者:榆林便民网 来源:榆林便民网
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