目前發動機增壓技術已經非常成熟了那麼增壓的技術詳細的分幾個種類?


謝邀!我這算是稍微拓展一下樓上 @wyman lei 的答案吧。

就我所知,目前上市的主流渦輪機依然還都是純機械渦輪,電控只是輔助調校。好像還沒有完全的電子渦輪。

個人覺得渦輪的轉速介入目前對於「兩種情況」已經不是太大的問題了:一個是小馬力渦輪機,另一個就是純性能渦輪機。小馬力渦輪機可通過降低渦輪重量,即縮小渦輪的方法來提高介入時間點。大眾的渦輪機可以做到1400轉左右就達到完全介入,開始介入的轉速更早,要知道,發動機的怠速轉速也就在800左右,日常駕駛完全不用擔心渦輪被浪費了。現在大部分渦輪機在剛點火後,都要泄壓,避免不必要的增壓浪費能源。如果要賽道性能,大可不必在意渦輪何時起壓,因為賽道整圈轉速至少都在3000轉以上,此時除了斯巴魯和三菱部分老渦輪,其他廠家的渦輪機都是全負荷狀態,根本不用擔心性能遲滯。

大馬力的家用渦輪機才是電子介入渦輪的主流,因為大馬力家用發動機,無法降低渦輪重量,因為增壓值要大,日常駕駛介入不強的話,就要有輔助了。

具體分類的話,大致分這幾類(並不是官方的,只是個人的分類):1. 純機械直連渦輪。2. 電子輔助渦輪。3. 可變截面渦輪。4. 雙增壓。5. 多渦輪增壓

1. 機械直連就不再介紹了,網上的渦輪原理一大推。

2. 電子輔助渦輪。個人認為只有兩個用處,一個就是在渦輪起壓轉速太靠後時,靠電子輔助使渦輪提前起壓;另一個就是在增壓過程中如果去要繼續提升馬力,靠電子輔助使渦輪轉速進一步提升。具體的實施就要通過各種感測器的配合了。

3. 可變截面渦輪。具有代表性的就是保時捷,這個簡單點說就是改變葉片形狀或長度,來實現壓力大小的自由調控。保時捷的可變截面渦輪就是通過在傳統渦輪葉片外,再加一層可轉動的類似導流板的葉片,這層葉片可以通過電控任意轉動角度,從而調節增壓力度和增壓響應。當需要響應快時,導流葉片關閉,提高響應能力;當需要增壓值大時,導流葉片打開,提高進氣量。(注意,導流葉片是不隨渦輪轉動的,只起導流作用)

4. 雙增壓。雙增壓並不是兩個渦輪,而是渦輪增壓和機械增壓共同配合。這個了解不是太多,就我所知沃爾沃正在運用這個技術。低轉用機械增壓來提高響應,高轉渦輪介入,帶來更高的動力。

5. 多渦輪增壓。這是比較常見的解決大馬力家用渦輪發動機遲滯的一個辦法。常見的為雙渦輪增壓,一個小渦輪葉片串聯一個大渦輪葉片,廢氣驅動小葉片,提高響應能力,驅動大葉片提高進氣能力。還有更暴力的四渦輪增壓,但這個就純粹是為性能了,代表機型有布加迪的w16。多渦輪增壓,可根據發動機時標定取向,來決定大小渦輪的配合。


提到增壓技術,勤勞的中國勞動人民最有發言權,為什麼這麼說呢?

直到上世紀包括現在有些農村家裡做飯還是在廚房裡建一個灶台,灶台上放一口鍋,燃料在底下燃燒,燃燒物主要是莊稼秸稈、木柴等,藉助於燃料釋放的熱量烹飪食物。

由於燃燒空間較小,空間較密閉,空氣不流通,導致很多時候燃料未完全燃燒,火勢不旺,需要花費很長時間才能把飯做好。

後來勤勞的中國勞動人民發揮聰明才智,創造性的發明了拉風箱,它藉助人的周期往複拉動,將空氣壓縮後送入鍋底,燃料充分燃燒,釋放更多熱量。

拉風箱售價低,做飯效率高,很快在千家萬戶的廚房得到普及,有了這個做飯」神器「,可以用更少的燃料更快的做好飯,從此中國勞動人民解決困擾幾十年的做飯難題。

汽車工程師將廚房神器創造性的應用到汽車上,拉風箱成為汽車渦輪增壓的雛形,什麼是渦輪增壓?

渦輪增壓是通過壓縮通過空氣濾清器管道送來的空氣,使單位時間內進氣量增加,可以使氣缸內燃料更充分燃燒,增加發動機輸出功率的大小。

常見的渦輪增壓技術分為四類:

1.機械增壓

由發動機曲軸通過齒輪驅動增壓器,藉助於發動機來壓縮空氣,跟目前車上使用的發電機,空調空氣壓縮機類似,都是藉助於車上發動機提供能量。

優點:由於機械增壓的增壓機是在曲軸的帶動下持續地運轉,因此不動產生像渦輪增壓的渦輪遲滯現象。

缺點:藉助於發動機的運轉來壓縮空氣,必然要消耗部分發動機功率,機械增壓發動機的熱效率改善提高有限,有時反而比非增壓內燃機還低些。為什麼呢?大家在原地怠速時,注意打開空調和關閉空調時觀看發動機轉速表變化,打開空調時發動機轉速要高,是因為要帶動空調空氣壓縮機工作必然要消耗發動機部分功率,為了滿足怠速時功率要求,發動機轉速必須提高,同理機械增壓原理。

2.廢氣渦輪增壓

通過發動機排出的廢氣帶動渦輪葉輪轉動,渦輪葉輪轉動時會驅動同軸的壓氣機葉輪轉動,對新鮮的空氣進行壓縮後送入氣缸。

優點:不消耗發動機功率,增加發動機的功率,而且可以提高其熱效率,降低燃油消耗率。

缺點:發動機處在低轉速區間時,發動機無法提供充足的廢氣來推動渦輪,這時在進氣道正中央的渦輪壓縮端葉片反而成了影響發動機進氣效率的累贅,會出現所謂的渦輪遲滯。

3.氣波增壓

氣波增壓是使用發動機做功後尾氣的動力,藉助一系列由發動機帶動的轉子和定子的調節箱,直接將進氣壓縮輸入氣缸。

優點:氣波增壓器具有良好的速度和負荷特性。

缺點:該種增壓形式噪音很大,增壓部件體積很大,通常只用於大型柴油機之上,所以民用汽車不常見。

4.電子增壓

根據發動機轉動狀態,在合適時機選擇廢氣渦輪增壓和電動機對進氣進行壓縮,低轉速運用電動機增壓,中高轉速下廢氣渦輪增壓。

優點:解決低轉速下的渦輪遲滯問題,發動機動力輸出較平順。

缺點:成本高,技術未完全成熟,目前只有豪華品牌汽車在使用。

總結

隨著技術技術進步,電子增壓器成本進一步降低,渦輪增壓效率的提高,就像目前電動助力轉向(EPS)取代液壓助力轉向(HPS)技術一樣,電子渦輪增壓技術會逐步取代自然吸氣發動機,成為汽車發動機的標配。


單渦輪:

普通單渦輪(老式的渦輪車,延遲比較大),單渦輪雙渦管(BMW常用,降低啟排氣衝突),低慣量渦輪(小排量)

雙渦輪:

普通雙渦輪(一個渦輪管一半的氣缸),兩階雙渦輪(輕重兩個渦輪,一個起壓另一個起壓高)

雙增壓:

機械渦輪雙增壓(沃爾沃、大眾常用,類似兩階雙渦輪,低轉速用機增,高轉速用渦輪)

電渦輪:

電動機輔助用來降低渦輪起壓點,提高響應速度

可變截面渦輪

保時捷的獨家技術,ECU根據引擎狀態調節葉片角度,很nb的技術


新上市都還是機械渦輪,渦輪機械技術早在30年已經成熟。現在在玩都是電子技術。比如賓士的48v電子輔助渦輪還是直連機械渦輪,把響應也是你說的介入加速,而不是真正的獨立電子渦輪。我就起個頭,等大神們來解答忘了哪家有雙渦輪,低轉用superchagre,高轉用turbo,來減少延遲還有一種變頻渦輪,就是說有離合的,有大小扇葉的

我比較熟悉混動,考慮到中國特色油價,

所以,我想本題可以這麼回答:

長久來說,日系以後更可能走電動渦輪輔助提高低轉速熱效率——電渦輪迴收動能路線,當轉速高之後,會轉為自然吸氣加電渦輪迴收動能——電能狀態,我猜的。

至於關於渦輪增壓為什麼不說其他系,樓主查查中國出售的渦輪增壓車型有多少比例使用了中日合資渦輪增壓器。

省油才是第一的,能省油你就可以降級發動機排量——和重量,接著可以用更輕更小技術更高級而價格更貴的輪轂,窄一些薄一些輕一些的輪胎,來獲得更好的性能,比如2.0電渦輪增壓得到3.5自然吸氣的加速效果,1.5噸車得出800公斤車的油耗和現在日系車1.8噸車型的空間。

推理(xia cai)具體如下:

1——目前2.0車型今年內可以達到50%熱效率,壓燃機,馬自達。skII

2——目前馬自達以機械增壓方式實現壓燃汽油機配氣,但這個是無法調整的機構或者很複雜的機構,效率和可靠性只能選一,如果是固定齒比機械增壓,那麼低轉配氣效率和高轉配氣效率也只能選一,使用電渦輪可以在更低轉速提供合適的配氣,降低油耗——比如說現在豐田混動停車發電時轉速保守也要1100偶爾1500,電渦輪的使用可以降至400-600轉而達到同樣熱效率,可以降低一半摩擦損失。

3——豐田一年前和馬自達合作拼湊混動和壓燃的相關專利,這是憋大招啊,你看普銳斯3.9油耗,是對應40%熱效率發動機,那麼熱效率提高到50%呢?使用電動渦輪——廢氣餘熱兩級回收甚至在三元催化環節配合產氫之類提高到60%呢?那就是實實在在2.6升百公里了。能不能穩定實現低轉電渦輪配合高轉進氣歧管射水(霧)增熱效率呢?這些技術都是實用化技術,就看哪個車廠能夠開展合作,把它們的專利項目拼湊起來出產品,先易後難、先買菜車後性能車呢?

3——說回傳統渦輪增壓,高低功率狀態的配氣永遠是不能兼得的除非雙渦輪(雙增壓),這是所有渦輪增壓發動機的努力方向但目前看來捷徑在於電渦輪,可以讓發動機只工作在500-600轉就實現50%以上熱效率,雖然目前電動渦輪只用在F1上,可是不要小看大規模生產的狀態會多麼顯著地降低成本提高可靠性。

2018年8月15日補充:

當不存在旁路的前提下,電動渦輪在高轉時是堵塞進氣的,所以這時採用自然吸氣比較好。加註來自空調的水霧,兼容低溫時使用水——酒精混合物噴射,是可以在現有條件下實現50%以上熱效率的,比充電簡單哦。

渦輪實現高熱效率本來是不可行的,因為壓縮過的進氣會比較熱,對應的壓縮比需要下降,於是一般渦輪增壓車型的熱效率都要低於同時代自然吸氣,但確實有辦法整得圓圓滿滿,逐漸增加以上方式的集成度,應該能在未來20年延續車用內燃機熱效率每年增加0.5%的狀態。

實際上,在中冷器和水噴射之間做選擇,同樣20公斤增重,水噴射的確更好因為動力強而熱效率又高


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