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ballbet贝博app下载ios涡轮发动机杂谈

2014-03-15 10:38    艾森ECUballbet贝博(北京运营中心)

最近两年,先是大众主打1.4TSI、2.0TSI、后来又是别克大刮Ecotec 1.6T、2.0T之风,奔驰也引进了1.6升机械增压的C180K,后来科鲁兹也搭上了涡轮增压这班车。最近,长安福特推出的蒙迪欧2.0T Ecoboost更让国内涡轮增压之风飙风再起,涡轮增压发动机再也不是束之高阁的尤物。不管是以提升工作效率和平顺性的低增压小排量涡轮增压、机械增压,还是高增压高性能机型,都可以做出轻松的选择。就连历来崇尚自然吸气的宝马,也抵不住诱惑一气开发出N55、N63两大震撼级涡轮增压机型,并引入到M-Power车系。

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  先不谈涡轮/机械增压系统的原理和构造,近些年各大ballbet贝博app下载ios媒体其实已经介绍得很清楚了。不过可以肯定的是很多人还认为增压就是往发动机里鼓风,就是给发动机装了个鼓风机。所以还是先从增压和自然吸气发动机的本质区别,开始了解为什么发动机要增压。首先,不管是机械还是涡轮增压发动机,和自然吸气发动机最大的区别都是要从真空(负压)到等压、再到正压,行车电脑的供油范围需要一直覆盖到正压状态。为行车电脑提供供油量传感信号的进气流量计或进气压力传感器,自然吸气、涡轮(机械)增压也是完全不同的。

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  而自然吸气发动机即便进气效率再高,包括使用高角度凸轮轴、独立节气门、冲压进气等手段,发动机内部的真空范围也都是从真空到等压,虽然提升的功率可能比小型涡轮大,但低转扭力和扭力峰值都偏低,更不能呈现出增压发动机的“扭力平台”。就像WTCC、Super 2000或本田F20C、K20A发动机,两升排气量自然吸气,动力输出在220-280马力之间(这已是常规结构的2.0升自然吸气四冲程汽油发动机的极限),输出转速也都在8000转以上,而扭力峰值都在25公斤/米以内。

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  而2.0升涡轮增压发动机,比如Lancer EVO的4G63/4B11,动力输出也在280-300马力之间,输出转速仅在6000转左右,扭力输出也都在40公斤/米上下,最高转速也不过7500转左右。扭力峰值输出转速也很低,虽然极低转速扭力输出有些不足,但之后的扭力平台是自然吸气发动机是无法达到的,而这都是通过增压(正压状态)后的后续供油实现的。

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  WRC赛车在加装进气限制器、统一规格涡轮压壳,进气效率极低的情况下,动力输出都限制在300马力,但通过对进气限制器结构的优化和供油的相应校调,发动机最高转速都不到6千转,扭力峰值能高达60公斤/米。而翼豹STI、Lancer EVO的N组拉力赛车,使用的N组统一规格进气限制器和行车电脑,最大动力输出降至250马力左右,但扭力峰值仍可达50公斤/米,不过代价是极高的油耗。

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  想进一步提高动力仅使用更大进气压壳的涡轮增压器、减慢点火正时、加强供油即可(机械增压效率根据排气量而定,提高动力输出只能换更小的皮带轮,以提高增压器转速)。特别是涡轮增压发动机提升动力的能力更强,不过代价是更差的低转扭力和离谱的增压迟滞和巨大的油耗。早年F1的涡轮增压发动机就是个例子,1.5升的排气量,增压值高达4 Bar以上(量产车的增压值最高不过1 Bar上下),动力输出超过1000马力的比比皆是,但耐久性、制造成本和油耗让当今F1发动机都会汗颜。

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  而增压发动机对进气效率的要求并不高,进气歧管和节气门都不需要有过多的设计,为了增强油气雾化效果,进气歧管内壁也不需要过于光滑。不过也有例外,比如日产在GT-R(R32-34)的RB26DETT、Pulser GTi-R(RNN14)的SR20DET,都是每缸独立节气门加涡轮增压的设计。不过目的并不是为了大幅提高动力输出,280和230马力的动力确实也很保守,而是为了达到自然吸气发动机的顺畅和高转速输出特性RB26DETT也是不多见的直六涡轮增压量产机型中转速最高的,实际工作特性也确实很高转、很自然吸气化。

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  真正大改的RB26DETT,除了高角度凸轮轴、发动机机体强化、大型涡轮、高性能行车电脑以外,最主要的改动就是把原厂的每缸独立节气门拆掉,换上来自英菲尼迪Q45的90毫米内径单一节气门,以及储压能力、单位流量都很强的专用进气歧管,以压榨出千匹以上的动力。自然吸气发动机即便进气效率再高,以常规结构的发动机而言提升的动力都是相当有限的。

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  比如现在F1发动机最辉煌的时候,3升排量可以输出900马力以上,转速接近两万转,几乎达到了四行程汽油机的极限!实现的主要途径是位于座舱后上方的进气口,把经冲压的新鲜空气导入斗型集气箱,不仅每个气缸采用独立式节气门,节气门也是可以完全打开没有阀体轴的滑阀式,喷油嘴也设在节气门之外(和缸内直喷刚好相反,更远的喷油更有益于抑制爆震,稳定燃烧室温度)。为了应付超高的转速,气门由气动结构驱动而不是弹簧,活塞为了减轻重量已经不是常见的圆柱型而是圆饼型,活塞连杆也要短很多,连杆能承受的拉力要大很多倍,缸径和行程的比例也比常规发动机大得多。

  以转速换取动力的后果自然是全部扭力都集中在极窄的转速范围内,同时还需要比涡轮增压发动机付出更多的研发成本和特殊技术,过高的成本和技术过剩也不得不使F1逐年减少缸数、降低排量,最终进入小排量涡轮增压的新时代,正像量产车重回涡轮增压潮流一样。

 

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