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为何涡轮增压更普及,机械增压却相对较少呢

时间:2019-11-13 15:15:17 热度:293

我们已经和你讨论了增压和自吸的区别。事实上,增压装置根据驱动方式可分为涡轮增压和机械增压。这两种功能都是在不增加发动机排量的基础上,为发动机提供强制进气,并提高发动机的输出功率和扭矩。近年来,正是由于增压技术的快速发展,自吸发动机越来越少。

目前,受日益严格的环保法规限制,各种大排量自然吸气发动机不再受市场欢迎,但各种小排量涡轮增压发动机开始陆续出现。相对而言,小排量涡轮增压发动机比同等排量的自然吸气发动机能提供更大的功率,相关税费也更低。但现阶段在市场上,涡轮增压汽车已经成为主流,而机械增压相对较小。

机械增压和涡轮增压有什么区别?

其中,机械增压器由曲轴驱动,并通过消耗发动机功率对空气加压。优点是输出更线性,没有迟滞。转速越高,增压器压力越高,输出功率越大。然而,缺点是它需要消耗发动机的输出功率,因此它不适合小排量发动机,并且会增加燃料消耗。

另一方面,涡轮增压是由废气驱动的。它只需要排气部分的压力来推动涡轮机工作。它不消耗发动机功率,适合小排量使用。其缺点是当进气系统从负压变为正压时会有一定的延迟。也正是因为这种差异,今天的大多数小排量汽车都是由废气驱动的涡轮增压器。

增压器和涡轮增压器是如何工作的?

增压器的驱动力来自发动机曲轴。通常,皮带用于连接曲轴皮带轮,将发动机输出的动力传递到增压器主体,从而驱动内部结构压缩空气。根据不同的结构,机械增压可分为叶片式、罗茨式和汪克尔式。目前使用最广泛的增压器是胭脂增压器,其双叶转子更为常见。其结构是在椭圆形外壳中安装两个茧形转子,转子之间的间隙最小且无直接连接。一个转子的转轴与主动带轮连接,安装电磁离合器控制是否停止增压。然而,机械增压需要消耗发动机的功率,因此小排量发动机的负载较大,这只能在消耗更多燃料的同时带来有限的改善。

涡轮增压器结构主要由涡轮室和增压器组成,涡轮室的进气口连接发动机的排气歧管,出气口连接排气管头段,增压器另一侧的进气口连接空气滤清器管路,出气口连接发动机的进气歧管。位于涡轮室内的涡轮和位于增压器内的叶轮通过转子同轴刚性连接,涡轮室内的涡轮被发动机排出的废气惯性推动,涡轮驱动同轴叶轮,叶轮压缩从空气滤清器管道吸入的空气,增压后,叶轮通过进气歧管压入气缸内做功。由于涡轮增压器转速极高,增加的压力比机械涡轮增压器高几倍。然而,由于涡轮风扇的惯性,涡轮增压器的中间轴承也有相当大的阻力,所以当废气突然增加时,涡轮风扇转速的增加会受到影响,这通常被称为涡轮迟滞(turbine hysteresis)。

机械涡轮增压和涡轮增压的优缺点

事实上,机械增压和涡轮增压各有利弊,但也存在一些共同的问题。毕竟,压缩后空气的温度会升高,特别是当涡轮增压器考虑废气时,压缩空气的温度会更高,而增压后,气缸内空气爆燃产生的能量会更大,因此对气缸、活塞、连杆、曲轴等零件的强度要求会更高,从而增加发动机的制造成本。

相对而言,涡轮增压器需要更多的关注。例如,涡轮增压器轴承需要油来润滑和带走一些热量。因此,尽管这类车辆配备了机油散热器,但在选择机油时应注意机油的规格和质量。应选择耐磨性、耐高温性、油膜强度和稳定性较好的油。除了选择合适的机油并及时更换之外,机油滤清器和空气滤清器滤芯也应及时更换,以防止杂质通过机油通道和空气通道进入增压器,并对增压器的轴承和叶片造成不可逆的损坏。

此外,由于涡轮增压的机理问题,进气冷却系统是必不可少的附件之一。为了增加进气中的氧含量,涡轮压缩空气后,需要通过中央进气冷却器进行冷却。此外,相对于自然吸气发动机,应加强冷却水箱和其他散热部件,以进一步提高其稳定性。

然而,机械增压相对简单。由于增压器通常直接替代进气歧管,进气温度相对较低,增压器本体的温度也较低,因此对散热和润滑的要求相对较低。但是,对于一些大排量、高增压和高转速的车辆,机械增压也会与中央冷却器配合降低进气温度,并使用独立的润滑和散热系统为增压器机体提供保护。此外,机械增压在任何时候都会消耗发动机的动力,因此为了节省不必要的损失,增压器通常通过与电磁阀和离合器的配合而被驱动以特定的转速工作,这也可以减少一定的油耗,但结果是类似涡轮增压的迟滞感。

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