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压力变动力

发布时间:2021-07-04 08:41:56 浏览数:

从长远来看,混合动力、纯电动车、氢动力等必将是解决汽车能源问题的终极方向,但由于瓶颈尚未完全攻破,这些当红科技目前还难逃“水中花,镜中月”的境地,至少在未来的三、五年内,我们还是很难见到他们产业化的结果。要想在短期内达到节能减排要求,也许最切实可行的办法还是要靠发动机的增压技术。在不少人心中,对增压技术的印象并不完美,使用寿命、动力迟滞、养护成本等都曾是这项技术的短板,不过如今的增压技术也已是今非昔比,也许通过下面对涡轮增压发动机现状的介绍,你会发现之前的顾虑早已成为了多余。

涡轮增压是现阶段节能减排最为稳妥的办法

按空气被压缩的方式不同,发动机增压可以分为机械增压、排气涡轮增压、气波增压以及复合增压四类,其中气波增压由于整个装置比较笨重,不适合应用于体积较小的乘用车,而与之相反的是排气涡轮增压,也就是平常所说的涡轮增压,却是乘用车中最常见的发动机增压方式。相比那些高瞻远瞩的新能源技术,这种通过提高进气量来提升发动机功率与扭矩的技术并不新鲜,其历史甚至可以追溯到20世纪初,而由于成本增加适当,在节能减排方面又行之有效,涡轮增压发动机目前开始被越来越多的汽车生产商所青睐,小排量涡轮增压发动机也日益成为了一种趋势。

相比同排量的自然吸气式发动机,装备有涡轮增压器的发动机,最大功率和最大扭矩可以轻松增加40%以上。例如上海大众POLO所搭载的1.4L发动机与目前大众车系中炙手可热的1.4TSI发动机同属EA111系列,但在涡轮增压器的帮助下,最大功率从63kW增至96kw,增幅超过50%,最大扭矩也从130N·m跃升至220N·m。至于油耗,理论上讲,发动机输出功率的增加,势必影响增压发动机的油耗水平,但目前车辆的节能减排效能已形成体系化,多数情况下发动机只是该体系中的一个环节,涡轮增压器所增加的油耗量甚至会被效率更高的变速器、低滚阻轮胎、轻量化车身所化解。当然,为了改善燃油经济性,涡轮增压发动机自身也在经历着技术的进步,除轻质化的铝合金缸体、可变气门正时等技术被广泛采用外,缸内燃油直喷技术也开始与涡轮增压技术整合在了一起,这些新技术有效提升了新一代涡轮增压发动机的油耗水平。参考工信部的汽车油耗数据,我们仍以前面的两款1.4L发动机举例,装备了DSG变速器的高尔夫1.4TSI车型,在综合、市区、市郊三种工况的油耗表现全面优于1.4L的自动挡POLO,这也说明了在现有的成熟技术中,涡轮增压称得上是最为稳妥的一种办法。

涡轮增压器是否仍是“易碎的玻璃”

寿命曾是涡轮增压器的一个软助。早先的涡轮增压车型的确容易因使用不当造成增压器的损坏,在一些车型的说明手册里,甚至也会明确建议用户在长途高速行车后,采取让发动机怠速运行、延迟熄火的做法。涡轮增压发动机的使用之所以如此特殊,是因为增压器的工作温度很高,且工作时转速极高,全负荷工作状态下,转速甚至可达200000r/min以上。当车辆熄火后,发动机内部的润滑冷却系统也随之停止,而此时由于惯性,涡轮还保持着高速的旋转,并且转速下降缓慢,失去了润滑冷却后的涡轮增压器,非常容易因温度过高而损坏。

不过现在涡轮增压器“短命”的说法早已成为过去。新一代涡轮增压发动机均采用了独立的冷却系统,发动机熄火以后,独立的冷却系统会继续工作以保证涡轮不被烧坏。例如大众公司主推的几款涡轮增压发动机中,都配有“冷却液续动泵”系统,发动机熄火后系统会自动控制一个冷却液续动泵,持续对涡轮增压器进行冷却,因此免去了停车延时熄火的必要。此外,目前涡轮增压器可以达到与发动机同寿命,因此无需定期更换涡轮增压器。

“涡轮迟滞”是否还会让你措手不及

动力反应滞后也是涡轮增压发动机广遭诟病的另一弱点。造成动力滞后的原因与涡轮增压器的结构有关,由于涡轮机和压缩机之间的惯性,当驾驶者踩动油门踏板时,增压进程来不及跟上发动机转速的变化,致使发动机动力延迟。而目前各生产商都在通过各种技术途径,解决涡轮增压发动机的这个瓶颈。

可变增压涡轮叶片几何技术(VTG)就是一种能够有效克服涡轮增压发动机低转速时动力反应迟钝,并且不损失高转速时功率的新技术。这项技术从原理上讲并不复杂,当发动机转速较低,排气的流量较小,不易推动涡轮叶片时,涡轮中的叶片会调整为比较小的角度(与涡轮外围的夹角比较小),容易用较低压力驱动,而高转速时,为了达到更大的增压值,叶片角度会加大,使涡轮转速更高。通过可变增压涡轮叶片几何技术,可以达到小涡轮增压器的灵敏,以及大涡轮增压器的高效动力,而保时捷在此项技术方面一直处于领先,搭载VTG技术的911 GT2能够输出353kW的最大功率。在1950~5000r/min的转速范围内都可输出高达620N·m的强大扭矩,由此可见VTG显著的成效。

双涡流单涡轮同样是个有效的方式。这种方式也是按照工作顺序把气缸分为两组,每组气缸的排气歧管分为两个导管,而两个导管则由于排气时间上的不同前后依次将废气送入涡轮增压器,也就使得涡轮增压器受到前后两股气体的带动,气流能平稳地推动涡轮增压器,进而让涡轮在极低的转速内就能产生极佳的增压效果,以减轻动力滞后现象。

由于结构原因,涡轮增压器叶轮的惯性作用必然存在,新技术并不能完全消除“涡轮迟滞”现象,但在实际使用中,目前的涡轮增压发动机“涡轮迟滞”现象确实是在大幅改观,一些涡轮增压发动机几乎能够在全工况下发挥作用,例如宝马车型中广泛采用的3.0L双涡流单涡轮直列6缸发动机,转速只需从1200r/min起,增压器就能介入,“迟滞”也因此很难让人察觉到。

保养费用是否会让你头痛不已

双涡轮增压系统也是克服“涡轮迟滞”的一个手段。按涡轮排列方式,双涡轮增压也分为两种形式,其中串联方式是通过一大一小两组涡轮串联搭配而成,发动机低转速时,推动反应较快的小涡轮,达到低转下扭矩充沛的效果,而高转速时,大涡轮开始介入,在两个涡轮增压器的共同作用下,提供充足的进气量,功率输出得以提高。并联方式则是由两个同等规格的涡轮增压器并联组成,按照工作顺序把气缸分为两组,每组气缸的排气共同驱动一个涡轮增压器,两个涡轮增压器同时工作,由此在一定程度上缓解“涡轮迟滞”现象对车辆低速行驶时发动机功率快速增加所造成的不良影响。

由于增压器的作用,涡轮增压发动机要比自然吸气式发动机承受更高的温度及压力,所以在选用机油时必须考虑到这种特殊性,使用抗磨性好,耐高温,建立润滑油膜快,油膜强度高和稳定性好的机油,而原厂规定的机油通常也是合成或半合成等高品质润滑油,这无疑会增加用户的使用成本。以一汽-大众迈腾1.8TSI车型为例,单次更换机油机滤保养费用(含工时费)大约在610元左右,而6万km常规保养总费用(含工时费)大约在9 200元左右,这个水平大约可以到达雅淘2.4L或蒙迪欧-致胜的两倍左右。不过综合来看,涡轮增压发动机车型的使用成本也并非明显高过同级对手,涡轮增压发动机的出色油耗表现会对使用成本有所弥补。例如1.8L增压发动机可达到普通2.4L发动机的动力水平,但油耗却与同排量自然吸气式发动机相当,而在车辆的使用成本中,所占比重最大的部分无疑是燃油费用,相比油耗上所占到的优势,涡轮增压发动机在保养费用上的“出位”,也并非显得十分突出了。

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