相信大家平时开车都有体会。我觉得带T 是非常强大有力的。涡轮增压发动机为什么动力强劲?它是如何加压的?让让我们来看看发动机增压器的工作原理。
节气门的功能
发动机进气系统主要有两个部件,一个是空气滤清器,主要负责过滤空气中的杂质;第二个是进气管,主要是把空气引入气缸。而且进气管里有一个很重要的部件,就是节气门。
节气门的主要作用是控制进入气缸的混合气的量。它是如何控制进气量的?我们开车的时候,油门踏板的深浅其实是控制油门开度的。油门踏板踩得越深,节气门开度越大,混合气进气量越大,发动机转速越高。
传统的拉线油门是通过一根钢丝一端连接油门踏板,另一端连接油门,其传动比为1: 1,所以这种方式的控制精度并不理想。目前电子油门(electronic throttle)通过位置传感器将踩油门踏板的力度、幅度等数据传输到控制单元进行分析,然后汇总给驾驶员踩油门的意图。然后,ECU计算实际节气门开度,发出指令控制节气门电机,从而实现对节气门的精确控制。
可变进气歧管长度?
我们平时看到发动机的进气歧管长度好像是固定的,但是它的长度是可以改变的?事实上,控制阀安装在进气歧管中。通过打开和关闭它,可以将进气管分成两部分,从而改变其有效长度。改变进气歧管的长度有什么作用?主要是提高发动机在不同转速下的进气效率,从而提高发动机在各种转速下的动力性能。
发动机低速运转时,黑色控制阀关闭,气流被迫从长歧管流入气缸,可以增加进气的气流速度和压力,使汽油和空气更好地混合,燃烧更充分(这有点像没有急水流的水管被挤扁后水流速度会变急的原理)。当发动机转速升高时,控制阀打开,气流绕过下管直接进入气缸,这样可以更快地吸入更多的空气,增加发动机高速时的进气量。
为什么排气歧管龙怪诞?
汽车排气系统主要包括排气歧管、三元催化转化器、消声器和排气管。它的主要作用是将气缸内燃烧后的废气排到大气中。
为什么我们看到的排气管大多形状奇怪?这种设计主要是为了最大限度地避免各缸排出的废气相互干扰或回流的现象,影响发动机的动力性能。
排气管设计虽然奇形怪状,但为了防止乱流,还是要遵循一定的原则,比如各缸的排气歧管尽量独立,长度尽量相等;排气歧管尽可能长等。
涡轮增压是如何增压的?
涡轮增压大家都不陌生。通常车尾可以看到1.4T、2.0T等字样,说明这款车的发动机是涡轮增压的。涡轮增压器简称Turbo或t。涡轮增压是利用发动机的废气带动涡轮压缩进气,从而提高发动机的功率和扭矩,让汽车更有活力。
涡轮增压器主要由涡轮和压缩机组成,涡轮和压缩机通过传动轴连接。涡轮的进气口与发动机的排气歧管相连,排气口与排气管相连;压缩机的进气口连接进气管,出气口连接进气歧管。如何实现增压?发动机排出的废气冲击涡轮高速运转,从而带动同轴压缩机高速旋转,迫使压缩空气进入气缸。
涡轮增压主要是利用发动机废气的能量驱动压气机对进气进行增压。在整个过程中,基本上赢了不消耗发动机的功率,加速连续性好。然而,在低速时,涡轮可以没有及时介入,所以有一定的滞后性。
机械增压呢?
与涡轮增压相比,增压器的原理是不同的。机械增压主要是利用曲轴的动力带动一台机械式空气压缩机旋转压缩空气。与涡轮增压不同,机械增压会造成发动机输出功率一定程度的损失。
由于增压器是由曲轴直接驱动的,所以在发动机运转时增压器就开始工作。所以在低速时,发动机的扭矩输出也很出色,空气压缩根据发动机转速线性增加。没有涡轮增压发动机那一刻的突兀介入,也没有涡轮增压发动机的低速滞后。但发动机在高速运转时,增压器对发动机动力的损耗也很大,动力提升不明显。
双涡轮增压发动机是如何工作的?
双增压发动机,顾名思义,就是一台发动机配备两台增压器。如果在一台发动机上使用两个涡轮增压器,它被称为双涡轮增压发动机。比如宝马3.0L直列六缸发动机,使用了两个涡轮增压器。
针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,在排气管上并联两个相同的涡轮(每三个气缸连接一个涡轮增压器)。当发动机低速运转时,较少的废气可以驱动涡轮高速旋转,产生足够的进气压力,减少涡轮迟滞效应。
我们知道,涡轮增压器在低速时有迟滞,但在高速时增压值大,发动机功率明显提高,基本不消耗发动机功率。而增压器则是在发动机运转时直接驱动涡轮,没有涡轮增压的滞后性,只是消耗了一些功率,增压值较低。那就不会难道不能把它们结合起来取长补短吗?
双涡轮增压发动机(涡轮增压器)示意图
比如大众高尔夫GT上搭载的1.4升TSI发动机,设计师已经将涡轮增压器和增压器合二为一。增压器安装在发动机的进气系统上,涡轮增压器安装在排气系统上,保证发动机在低速、中速、高速都能有良好的增压效果。
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