國產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)成熟嗎_渦輪增壓技術(shù)的發(fā)展前景 - 全文
渦輪增壓技術(shù)發(fā)展背景與環(huán)境
隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格和能源危機(jī)的加劇,在滿足發(fā)動機(jī)排放要求的前提下改善發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性顯得格外迫切。在近來各廠家采用的發(fā)動機(jī)新技術(shù)中,增壓技術(shù)當(dāng)仁不讓的成為了各廠家追逐的對象增壓指的是能夠?qū)⑦M(jìn)人發(fā)動機(jī)氣缸新鮮空氣或者混合氣的壓力、密度提高到高于周圍大氣壓力、密度的方法,其可以明顯地提高發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性,并且可以降低發(fā)動機(jī)重量和尺寸(給定功率下)。。一般來說,汽車的最高車速越高,需要裝備的發(fā)動機(jī)功率就越大,那么發(fā)動機(jī)增壓的意義也就越大。增壓技術(shù)對于中高級汽油機(jī)轎車來說,是很有實(shí)際的意義。目前,國外有相當(dāng)數(shù)量的汽油機(jī)轎車都采用了增壓技術(shù),而在國產(chǎn)轎車中只有個(gè)別車型的汽油機(jī)采用增壓技術(shù),但是國內(nèi)各大汽車主機(jī)廠都在加快汽油機(jī)增壓技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。近20年,隨著渦輪增壓技術(shù)的普及、深入,有關(guān)渦輪增壓方面的新技術(shù)、新工藝、新材料、新理念開始不斷涌現(xiàn)。可以說,正是由于各種排放、噪聲法規(guī)的大量出臺和人們對渦輪增壓技術(shù)的更高要求,特別是渦輪增壓技術(shù)對高原發(fā)動機(jī)的功率補(bǔ)償,車用渦輪增壓技術(shù)迎來了發(fā)展的黃金時(shí)期。
渦輪增壓技術(shù)的現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的增壓器很難在發(fā)動機(jī)高低負(fù)荷下均與之合理配合,而增壓器與發(fā)動機(jī)的良好匹配是保證燃油消耗率以及排放性能的關(guān)鍵,因而近些年來采用各種設(shè)計(jì)理念的增壓系統(tǒng)已經(jīng)成功得到應(yīng)用。
1.相繼增壓(STC)
在研制高壓比、流量的增壓器同時(shí),渦輪增壓器的可靠性、壽命也不斷提高,其制造工藝也相應(yīng)的簡化。如ABB采用了一種新的潤滑油泵,它能利用離心力的作用分離出潤滑油中的雜質(zhì),從而提高軸承的壽命。再如三菱的SUPERMET渦輪增壓器采用新的進(jìn)氣消音器后使壓氣機(jī)效率提高1.5%~3.5%。相繼增壓STC的基本原理是采用多個(gè)小流量的增壓器,隨著柴油機(jī)工況的提升,依次投入運(yùn)行。它改變了增壓系統(tǒng)在低工況時(shí)廢氣能量不足而引起的渦輪轉(zhuǎn)速下降,增壓壓力不足,從而引起的增壓器喘振、柴油機(jī)功率下降等問題。在柴油機(jī)額定工況下,每臺增壓器都在高效區(qū)運(yùn)行;而在柴油機(jī)部分負(fù)荷時(shí),減少投入使用的增壓器數(shù)量,使得投入運(yùn)行的增壓器運(yùn)行線仍處在高效區(qū)附近,從而改善柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及排放性能。
2.可變截面渦輪增壓
可變截面渦輪增壓是柴油機(jī)廢氣通過噴嘴環(huán)時(shí),根據(jù)渦輪增壓柴油機(jī)外界負(fù)荷的變化來改變噴嘴環(huán)葉片的角度,使流入渦輪葉片的氣流參數(shù)改變,通過渦輪焓降的變化實(shí)現(xiàn)渦輪做功的變化,進(jìn)而讓壓氣機(jī)出口的增壓壓力發(fā)生變化,從而使得柴油機(jī)與增壓器在各工況下均有良好的匹配。蓋瑞特公司研制了變截面渦輪增壓器,而且為了達(dá)到嚴(yán)格的排放規(guī)定,可在增壓柴油機(jī)全工況范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。目前,歐美采用變截面增壓器已成主流。
3.廢氣旁通增壓系統(tǒng)
廢氣旁通增壓系統(tǒng)以柴油機(jī)低負(fù)荷為增壓器匹配點(diǎn),對于無法兼顧的高負(fù)荷區(qū),通過打開廢氣旁通閥,釋放多余廢氣。這種系統(tǒng)因?yàn)椴捎幂^小的廢氣流通截面,能改善柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)的經(jīng)濟(jì)性、排放性能以及瞬態(tài)響應(yīng)。另外柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí)的進(jìn)氣壓力由廢氣旁通閥調(diào)節(jié),這就解決了因渦輪通流面積過小而導(dǎo)致的高負(fù)荷區(qū)增壓壓力過大而引起的爆壓過高、機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷過高等問題。
國產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)成熟嗎
國產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)是否已經(jīng)很成熟,但只能說國產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)正在不斷發(fā)展當(dāng)中。
國產(chǎn)的SUV帶渦輪增壓器的基本都是合資的,個(gè)人認(rèn)為技術(shù)還是比較過關(guān)的,主要是油耗問題,再者渦輪增壓已經(jīng)不是什么新技術(shù)了,所有廠商都大同小異比較穩(wěn)定,還是要看哪個(gè)廠家的比較合適,因?yàn)閺S家的技術(shù)是要看資歷的,不過目前沒有車友反映國產(chǎn)渦輪增壓有問題,可以放心使用,不像大眾DSG出問題。和普通發(fā)動機(jī)壽命相同,前提是保養(yǎng)必須到位。
渦輪增壓發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢
增壓發(fā)動機(jī)主要有機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)、復(fù)合增壓系統(tǒng)。其中機(jī)械增壓系統(tǒng)是用發(fā)動機(jī)的動力來直接驅(qū)動渦輪,壓縮空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī),這樣的方式可以直接獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速,而且沒有遲滯現(xiàn)象,動力輸出較為流暢,但是這種方式會損耗到發(fā)動機(jī)動力,增壓效率不是很高。
而我們俗稱的渦輪增壓系統(tǒng),則是利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣來驅(qū)動渦輪,從而帶動同軸的空氣壓縮器進(jìn)行發(fā)動機(jī)空氣的增壓,所以它的反應(yīng)是需要發(fā)動機(jī)增大排氣之后才能夠獲得相應(yīng)的功率提升,所以會有曾經(jīng)常見的“渦輪遲滯”的現(xiàn)象,一般會有2s左右的的停頓,才會獲得動力爆發(fā)。
而復(fù)合增壓發(fā)動機(jī)也就是“雙增壓發(fā)動機(jī)”,即是將這兩者進(jìn)行結(jié)合,也就是雙增壓系統(tǒng),如大眾的TSI,從而同時(shí)獲得兩者的長處。而渦輪增壓發(fā)展到今天,還出現(xiàn)了諸如雙渦輪增壓、單渦輪雙渦管增壓、可變截面渦輪增壓VTG(VariableTurbineGeometry)等,都是時(shí)下主流的發(fā)動機(jī)渦輪增壓技術(shù)。
渦輪增壓技術(shù)的問題所在
其實(shí),多年來,阻礙渦輪增壓發(fā)動機(jī)進(jìn)程的最大的問題就是渦輪遲滯(TurboLag),而根其據(jù)原理可以看出,渦輪增壓是利用汽車廢氣來驅(qū)動,而汽車廢氣的排放到驅(qū)動渦輪,到壓縮空氣,再到發(fā)動機(jī)進(jìn)行噴油燃燒,這個(gè)過程是不可能完全同步的,目前許多渦輪增壓已經(jīng)做到了大幅度減少遲滯時(shí)間,但這個(gè)時(shí)間還是客觀存在。
第二個(gè)問題,在汽車低轉(zhuǎn)速時(shí),由于排放廢氣過少,用來驅(qū)動渦輪并不是很給力,所以就容易出現(xiàn)渦輪增壓車型需要一個(gè)起始轉(zhuǎn)速,在這個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)就可以享受到渦輪增壓帶來的爆發(fā)力和推背感,但是在低速時(shí),由于排量過小,發(fā)動機(jī)會顯得比較吃力,整體動力表現(xiàn)完全是兩重天。當(dāng)然,在高轉(zhuǎn)速下,“渦輪喘震”、溫度太高等問題也是渦輪發(fā)動機(jī)面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)。
渦輪增壓熱銷背后的深層原因
歐系車是最早開始推廣渦輪增壓的,歐盟對汽車尾氣排放的高標(biāo)準(zhǔn)要求,逼迫著各歐系廠家不斷地探索和應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。而我國的道路以及車輛排放標(biāo)準(zhǔn)長年比照著歐洲,尤其是按照排量來確定購置稅,甚至1.6L以下購置稅減半等政策,用排量一刀切的稅收方式,在誤導(dǎo)著消費(fèi)者去追求渦輪增壓車型。相應(yīng)的,在排放標(biāo)準(zhǔn)比較寬松的國家如美國,以及并不追求大馬力汽車的日本,他們都對渦輪增壓并沒有那么感冒。
而國內(nèi)逐漸興起的渦輪增壓潮,一方面是某些廠商不遺余力地宣傳推廣,一方面也和消費(fèi)者的誤讀、誤解有關(guān)系,比如1.4T的油耗并不一定比1.8L自然吸氣的低,但是消費(fèi)者總認(rèn)為1.4L的油耗,1.8L甚至2.0L的動力,其實(shí)這是一種誤區(qū)。
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( 發(fā)表人:姚遠(yuǎn)香 )