关于涡轮增压的几个有趣的分享

关于涡轮增压的几个有趣的分享

首页体育竞技涡轮增压玩具车更新时间:2024-05-09

分享几个我个人比较感兴趣的问题,如果恰巧你也感兴趣,就一起讨论一下吧。

第一、涡轮增压基本原理和有趣的设计

大家要知道,空燃比 一台发动机就是围绕着某个固定值,以一个比较能接受的误差来进行控制的,有多少空气,喷多少油,现如今涡轮增压通过增加空气进气量,然后控制喷油系统多喷油实现同等排量更大动力的一个增益。这是最基本的原理。实际细节还有很多,比如,以之前老王拆解奇瑞2.0T鲲鹏动力发动机为例,我们注意到这种一长一短的两种叶片。这是干什么的呢?

凡带有这种叶片的涡轮都有两个优势,第一就是增压器效率更高,你看这个蓝色的就是同参数下一短一长叶片的这种设计带来的好处,第二就是喘振裕度大,能降低气流噪音,提升NVH品质。所以关于1750转左右达到最大扭矩这个参数我们就需要辩证地看了。发动机不能只看涡轮最高扭矩绝对转速的,要看发动机低转速尤其是1500转附近的瞬态特性。

第二、有人说V6发动机的夹角60度一定没有90度的好?这种说法对么?

我们拿坦克500的V6举例。

坦克500是一个气缸夹角60度的无平衡轴V6 3.0T双增压发动机,中间区域是进气。排气在两侧,各有一个可变截面涡轮。260kW 500N·m这个理论数据不错,但好坏我们得试过才知道。这一条视频我们只明确一个观点,就是气缸夹角大小和涡轮位置是有关系的。

目前V型6缸发动机有60和90度两种主流设计。这两种恰好对应了不同的涡轮布局。双涡轮中置和双侧置,前者称为HOT-V。最大的优势是两侧不用给涡轮留位置,可以把夹角设计得非常大。主要针对的是对重心有敏感度的运动车型。像大众3.0T和2.9T EA839或者玛莎拉蒂的海神都是这样的设计。

对坦克500来说60比90度夹角高的那点重心,在越野车上收益不大。两侧分布涡轮让横向尺寸紧凑一些更现实,别看这车大,机舱盖掀起来之后我发现里面挺满的,至少从面儿上来看,如果采用90度夹角的发动机这个92Ah的大蓄电池估计只能放到后备箱了。左侧的空滤和后面的ECU估计也得换位置。从长期规划来看,如果这个机型很成功,绝对不会只搭载一辆车,平摊设计成本然后利润回正才是硬道理。所以空间紧凑性一定是长城蜂巢动力的V6需要考虑的。最重要的是,相比多数中置涡轮的90度夹角V6来说,坦克500可以不设计等比例浪费掉动力的平衡轴,让效率进一步提升。

通过这一条希望让大家理解 V6涡轮和夹角的设计取舍,互相制约又相互影响,所以我们评价事物的时候,不要根据某个片面的夹角数值来评价好坏,这样很片面。

第三、本田早期的自吸V- TEC能代替涡轮吗?

先明确一下,本田有两种V TEC,一种是吸气侧,服务于NA车型的,另一种是在排气侧服务于增压 车型的。两种VTEC完全不同。早期的V- TEC能够通过进气侧凸轮轴的变化来调整进气量,有那种开起来的“踹背感”,所以可以部分替代涡轮功效。具体原理大家可以从发动机都有的四个冲程开始思考,吸气压缩做工排气,在这个过程中让燃料和空气充分混合,谁的效率高谁的动力就越大。

一个气缸最重要的就是燃烧室,燃烧室顶部有两个通路,进气和排气,而进排气量靠的是气门挺柱来控制的,而气门挺柱受控于上方的摇臂,摇臂则搭载在凸轮轴上,所以气门能够张开多大,取决于凸轮轴,凸轮轴转动的时候会有节奏地推开气门,凸轮的最大半径越大,气门被顶的越高,气门开度就越大空气流入量就越多,相应的传感器配合的喷油量就越大。

本田放发动机现在基本都是DOHC,Double OverHead Camshaft是双凸轮结构,普通的凸轮轴是固定角度的,气门开合度也就只有一个,而这一边就比较神奇了,用来开和气门的凸轮有两个行程高度,而且是可以控制并且选择的,那么何时会用到这个低角度的凸轮呢?低转速的时候我们降低气门开合度增加气流流速让燃料混合更均匀,混合更均匀燃烧效率就越高,相对应的高转速的时候,你希望动力更强,油门触发得更狠喷油量也会更多,此时你需要更大的空气量就要用到高角度凸轮短时间推入更多空气。

那么很多人就要好奇,VTEC是怎么进行高低切换的呢?低转速的时候,两侧和中间的摇臂是不连接的,所以即便一直被高角度凸轮轴顶来顶去其实也没有影响到气门挺柱,真正驱动挺住的还是两侧;当发动机转速变高的时候,这个装置内部的油压会推动一个压力销把三个摇臂串联起来,所以这个时候轮到高角度凸轮轴生效了,因为它的高度最高,三者一体的时候两边碰不到,所以大家可以看到,本田正是用这种最简单的油压信号这种最基础的机械装置来控制发动机输出功率的。很聪明。

那么我们回到前面的问题,如果你仔细观察你会发现,本田目前的发动机几乎都只有排气侧有VTEC,这是为什么呢?这是因为这台发动机是带有涡轮增压的,所以在进气侧不需要高低调节就可以做到将合理的气体压入燃烧室。但是缸内压力很高,这时候就需要排气侧的凸轮轴,高角度负责排压,所以VTEC系统起到了一个机械闭环控制的作用,还为拓展涡轮增压留了一些余地,一个装置多用,可见本田发动机上面的VTEC技术还是很巧妙。

总结

关于涡轮增压,你还有什么想知道的,欢迎留言讨论。我是老王,下期见!

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