2023年12月1日发(作者:纯进口沃尔沃所有车型)
汽车最新科技之增压发动机类型及代表车型
发动机是汽车的心脏,如何让这颗心脏更加强劲有力一直是车厂与改装车迷们竞相追逐
的目标。为了提高发动机的动力输出工程师想出了很多办法,包含之前汽车最新科技系列介
绍过的燃油直喷发动机,这里我们来说一说汽车工程师的另一杰作--增压发动机。
不管是赛车场或者是改装车间,增压器都是我们经常接触的字眼,它们仿佛是支兴奋针
剂,一提起就令人热血沸腾。但大部分车友对“增压”也只是知晓而谈不上熟知。下面我们
将对增压器进行一些深入的讲解,或者许能对您今后的选车或者改装提供一些参考。
增压发动机的基本工作原理
简单来说,发动机在工作时要将燃料与空气送入引擎内燃烧爆炸才能产生动力。通常的
引擎是利用汽缸内产生的负压,将外部空气吸入,称之为自然进气引擎。但是由于油气混合
气的量会受到吸入气缸内空气量的影响,发动机的最大输出功率也会因此受到一定程度的限
制。假如想要再增大输出功率就只能依靠提高发动机进气量与进气效率,发动机增压技术通
过压缩更多的空气进入气缸来增加油气混合气的量,从而使发动机在尺寸不变的条件下而产
生更大的功率。按增压类型来分增压发动机能够分为下列这么几个种类。
图为涡轮增压工作示意图
涡轮增压(Turbo Charge)
我们平常最常见的增压方式就是涡轮增压装置了,增压器与发动机无任何机械联系,实
际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力
来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,
使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与祸轮转速也同步增快,叶轮就压缩
更多的空气进入气缸,空气的压力与密度增大能够燃烧更多的燃料,相应增加燃料量就能够
增加发动机的输出功率。通常而言,加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%
—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其务必注意的地方,那就是泵轮与涡轮由一根轴相连,
也就是转子,发动机排出的废气驱动泵轮,泵轮带动涡轮旋转,涡轮转动后给进气系统增压。
增压器安装在发动机的排气一侧,因此增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的
转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速与温度使得常见的机械滚针或者滚珠轴
承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍使用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液
为增压器进行冷却。 因此相比普通自然吸气发动机技术难度较大,价格与保护保养的费用
也相应要高一些。
国内常见涡轮增压发动机及车型
大众1.8/2.0TSI
118
最大扭矩:250牛·米
图为速腾冠军版 参数配置 图库
装备车型:一汽大众迈腾(参数配置 图库)、上海大众斯柯达明锐(参数配置 图库)、速
腾冠军版(参数配置 图库)
作为老款1.8T的换代产品,从去年开始,使用FSI(缸内燃油直喷)技术的1.8TSI发动机
装备在大众的新车型上。新技术的运用,不仅将发动机的功率与扭矩提升了一大截,还将油
耗降了下来。
随着大众与一汽合资建设的大连发动机工厂的逐步完善,1.8TSI将全面取代1.8T发动
机,目前速腾的发动机升级工作正在进行之中。只是技术的提升是否会为消费者带来额外的
售后服务支出,还有待观望。
大众2.0TFSI
最大功率:147千瓦
最大扭矩:280牛·米
图为大众经典跑车EOS 参数配置 图库
装备车型:高尔夫GTI(参数配置 图库)、EOS(参数配置 图库)、奥迪A4(参数配置 图
库)、奥迪A6(参数配置 图库)L
目前,中国是大众品牌全球第一大市场、奥迪品牌全球第二大市场,那么大众将这款位
列今年世界十佳发动机榜首的2.0TSI发动机带来,也算是对中国市场的回报了。147千瓦的
高功率与280牛·米的高扭矩,全面超过了目前市面上主流的2.4升发动机,配在中高档商
务车与运动型轿车再合适只是了。只是,国产A6L所搭载的2.0TSI发动机不知为何功率“缩
水”了,仅为125千瓦,难道是在为“行政级排量”的2.4升车型让路?
上汽1.8T 卡瓦奇
118
最大扭矩:215牛·米
图为荣威550 参数配置 图库
装备车型:荣威750(参数配置 图库)、荣威550(参数配置 图库)、名爵MG7、华泰胜
达菲·跃、景逸(参数配置 图库)TT
在上南合并之前,荣威与名爵尽管分别拥有自己的1.8T发动机,但其技术却是同源,
都是原MG Rover的研究成果,这一点从他们各自发动机的性能参数就可见一斑。随着上南
整合的深入,双方的1.8T发动机也不再分彼此,临港发动机工厂与南京动力总成工厂的产
品,也将在上汽“五个统一”的总进展规划下真正成为“一家人”。上世纪90年代欧洲的发
动机技术,如今在上汽的手中得以重新运用与改良,并为中国消费者提供了相对便宜的“T
车”。除了供应荣威与名爵两个品牌的车型之外,上汽的1.8T发动机也向其他厂商销售,自
主品牌SUV生产企业华泰就是首批受益者。
华晨1.8T
最大功率:125千瓦
最大扭矩:235牛·米
图为中华酷宝 参数配置 图库
装备车型:尊驰(参数配置 图库)、骏捷(参数配置 图库)、中华酷宝(参数配置 图库)
携手德国FEV公司共同开发出的1.8T发动机,令华晨成为最早推出“T车”的自主车
企。由于技术较新,因此从性能参数上看,华晨的这颗“中国芯”要比大众与上汽的1.8T
发动机都要更加强劲,也成为了酷宝跑车能称之为跑车的强大后盾。同一款涡论增压发动机,
配备在华晨旗下的公商务车、家用轿车与轿跑车上,可见它关于华晨产品规划的重要性。在
掌握汽车重要零部件核心技术之后,如何将它大规模推向市场,是每一个自主车企都要认真
思考的问题。
沃尔沃2.5T
147/162
最大扭矩:300牛·米/320牛·米
图为沃尔沃S40 参数配置 图库
装备车型:S40(参数配置 图库)、S80、XC90、C70
常见的发动机,汽缸排列有下列几种:直列4缸(L4)、直列6缸(L6,宝马特有)、V型
6缸(V6)、V型8缸(V8)、V型10缸(V10)、V型12缸(V12)与大众特有的W型12缸(W12)。
发动机的汽缸数通常都为偶数,而沃尔沃的很多车型却搭载了罕见的直列5缸(T5)发动机。
别出心裁的发动机设计带给沃尔沃汽车出众的动力性能,除了定位行政级用车的S80外,
其他沃尔沃车型所搭载的T5发动机均通过高性能调校。这款2.5T发动机还装备在海外版福
特蒙迪欧(参数配置 图库)的顶配车型上。
萨博2.0T、2.8T
最大功率:129千瓦/154千瓦
最大扭矩:265牛·米/300牛·米
图为萨博Saab-93 参数配置 图库
装备车型:萨博9-3(参数配置 图库) 萨博93、95精彩试车
说道涡轮增压发动机不得不提起萨博,制造飞机出身的萨博,是世界上第一个将涡轮增
压发动机运用在民用汽车上的厂商,能够被称之民用“T车”的鼻祖。能够让萨博9-3如飞
机一样实现“贴地飞行”的正是萨博2.0T系列发动机。目前,在中国市场上的萨博9-3搭
载了两款不一致的2.0T发动机,它们分别是Linear2.0T与Vector2.0TS,两者除了装备上的
差异之外,最大的不一致在于前者使用的是轻涡轮增压发动机,后者则是使用了动力更加强
双涡轮增压(Twin Turbo)
优点:缓解了“涡轮迟滞”现象
缺点:“贵”就一个字.
图为布加迪EB威龙的双涡轮增压
代表车型:宝马X6 xDrive35i、宝马335i、迈巴赫57(参数配置 图库)S/62S、标致607(参
数配置 图库) 2.2 HDI
图为配有双涡轮增压系统的宝马X6
双涡轮增压是针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,增加一只低速涡轮,在发动机低转速
的时候,较少的排气即可驱动这只涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,当发动机转速提升
以后,高速涡轮工作继续进入高增压值的状态,提供一个连贯的强劲动力。在一定程度上缓
解了“涡轮迟滞”现象对车辆低速行驶时发动机功率快速增加所造成的不良影响。尽管不能
完全消除“涡轮迟滞”现象,但在实际使用中驾驶者已经很难察觉到车辆在加速过程中的动
力滞后。
机械增压(Super Charge)/KOMPRESSOR(德语机械增压)
代表车型:奔驰C200K(参数配置 图库)、路虎揽胜4.2(参数配置 图库)
优点:没有滞后或者超前,动力输出更为流畅
缺点:消耗部分引擎动力,导致增压效率不高
机械增压的原理跟涡轮增压一样,但不是利用废气推动增压机的叶片,而是用皮带连接
引擎的曲轴,利用引擎运转来带动增压器内部叶片转动。因此增压器内部叶片转速与引擎转
速是同步的,即使是在低转速时就会开始进行增压,但缺点是会增加引擎负荷 ( 由因此引
擎带动涡轮机运转 ),增压值也没涡轮增压的大。因此机械增压动力没有涡轮增压来的狂暴,
比较温与,没有涡轮延迟的问题。但缺点是机械增压汽靠皮带带动,驱动力还是引擎,因此
阀与离合器,也让增压器在特定的转速以上时离合器才开始接合、拖动机械增压器,但如此
一来多少会有如涡轮增压器的迟滞感。凡此种种都需要经年月积存,才能摸出门道与细节掌
控的地方,也正是因此越是没有把握的项目,车厂就越不喜欢触及,免得不小心砸了招牌,
久而久之,涡轮增压于机械增压的流派也就自然产生。
机械增压共分为3类:
离心式机械增压(Centrifugal Superchargers)
这种机械增压与涡轮增压很像,只只是它不是用发动机的废气驱动,而是用发动机的皮
带带动。它与涡轮增压增压原理相同,吸入空气靠离心力把空气加压,以达到压缩空气的目
的。
基本式机械增压(Roots Superchargers)
你经常能在美国的60到70年代的肌肉车上看到看到这东西,它从发动机盖上的突非常
明显。这种机械增压将空气吸入增压器内部,有两个螺旋状叶片将空气压缩,之后送到进气
歧管里。这种机械增压能提供强大的扭矩输出。它在美式加速比赛与街道竞赛中十分流行。
螺旋式增压器(Screw Superchargers)
这个形式的增压器是基本型的派生出来的,而且也长得很像,但它们的吸气压缩方式却
截然不一致。当空气被吸入增压器时,被螺旋状叶片强压入进气歧管内。这种形式的增压器
关于提升各个转速的马力都很有效。
机械增压与涡轮增压优缺点对比
两种增压方式各有好处也各有缺点,以涡轮增压来说,理论上,是要气缸本体当初设计
时,气缸壁够厚、耐得住压力,只要增加涡轮增压器本体的尺寸与数量,增压力道几乎能够
无限制增加。最有名的例子,就是当年HONDA车厂提供给麦凯伦一级方程式车队的涡轮
增压引擎,排气量只是才1500CC,但马里输出能够高达吓死人的1500匹!
而法拉力车队的舒马赫所拥有的著名bugattieb110超级跑车,排气量3.5升,但这具V12
的心脏,由四颗涡轮转子串联。马里输出也可高达560匹。
只是凡事有利就有弊,靠涡轮增压增加动力输出尽管轻而易举,但伴随着增压所产生的
高热务必妥善处理,高热会影响两部分,一个是负责直接冷却与润滑的机油,它会由于受到
高热而快速氧化。因此涡轮增压引擎务必选用耐高温、抗氧化好的优质机油,而且机油更换
周期会相应缩短,才不容易产生氧化物。通常车厂的对应之道是通过加装机油冷却器,来避
免油温过高、提早结束机油的使用寿命,这就是为什么设计的精密一些的涡轮增压车,除了
机油压力表外还会有一个机油温度表。好让车主随时注意机油的情况。
另外一个受高温影响的是冷却系统,在进气部分。为了增加进气的含氧量,涡轮增压车
大多会增加进气冷却器(Inter-Cooler)俗称中冷的方式,来降低压缩空气的温度,冷却水箱、
接温器也会适当加大、提高散热效率,因此近年来已经很少听说涡轮增压引擎有散热不良的
情况了。
图为大众1.4T双增压发动机
涡轮增压+机械增压
代表车型:大众 Golf GT 1.4TSI
优点:发动机输出功率大、燃油消耗率低,适合全部工况
缺点:结构复杂,成本过高
传统的涡轮增压与机械增压都存在着不如人意的地方。机械增压有助于低转速时的扭力
输出,但是高转速时功率输出有限。而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出,但低
转速时则力不从心。发动机的设计师们因此设想着把机械增压与涡轮增压结合在一起,来解
决两种技术各自的不足,同时解决低速扭矩输出的问题与高速功率输出的问题。这项技术在
1985年的蓝奇亚S4赛车被使用,并获得了巨大的成功。但由于双增压系统结构复杂,不易
与发动机匹配,关于发动机零部件的制造要求也较高,因此,目前只在个别车型上实现了应
用。
2005年,大众开始将这一套技术装配量产的民用车型上。高尔夫(参数配置 图库)1.4 TSI
车型,就装配了这套系统被称作“双增压”的系统。这种双增压系统实际上是设计师在机械
增压技术基础上进展而来的,它是一套结合了机械增压与涡轮增压的系统,兼顾了低速是的
扭力输出与高速时的功率输出。
在低转速时,由机械增压提供大部分的增压压力,这些压力也用来驱动涡轮增压器,因
此涡轮增压器的启动更平顺,响应速度更快。在1500rpm时,两个增压器同时提供增压压
力,其总增压值达到2.5bar(假如涡轮增压器单独工作,只能产生1.3bar的增压压力)。随着
转速的提高,涡轮增压器能使发动机获得更大的功率,与此同时,机械增压器的增压压力逐
步降低。在转速超过3500rpm时,由涡轮增压器提供所有的增压压力,如今机械增压器在
电磁离合器的作用下完全与发动机分离,防止消耗发动机功率。
1.4升的高尔夫发动机在双增压器的作用下能产生170匹马力与177IBFT的扭力。相当
于一台2.3升自然吸气发动机的功率,但油耗却降低了20%。
氮气增压
这种恐怖的增压方式我们在极品飞车游戏里面常常用到
氮气增压与涡轮增压、机械增压一样,都是为了增加引擎混合气中的氧气含量而提升燃
烧效率增加马力,不一致的是氮气增压不是靠提高空气密度获得高效率,而是将一氧化二氮
(N20)强制灌入引擎中藉此产生更高燃烧值,提高输出。 涡轮增压压缩的是空气,空气取之
通常建议最好不要连续使用超过1分钟。因此氮气增压器只能提供短暂的爆发力,但这种爆
发力确实是惊人的。
气波增压
利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好。但噪声过大,
且整个装置比较笨重,不太适合安装在体积较小的轿车里面。
小贴士:增压车型驾驶及保护窍门
发动机通过增压后,零部件的结构需进行相应强化。发动机工作中产生的最高爆发压力
与平均温度将大幅度提高,这使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响,而且还会提高
进气温度,因此增压发动机通常都要配备一个进气制冷装置,以降低进气温度,发动机体积
与重量也会相应增加。因此从使用、保养方面讲,务必加强发动机的强制保养工作,注意使
用正确的操纵方法。使用中应注意下列几点:
1.不能着车就走。发动机发动后,特别是在冬季,应让其怠速运转一段时间,以便在增
压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。因此刚启动后千万不能猛轰油门,以防损坏
增压器油封。
2.不能立即熄火。发动机长时间高速运转后,应怠速运转3-5min再熄火。发动机工作
时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑与用于冷却的。正在运行的发动机突然停机
后,机油压力迅速下降为零,增压器涡轮部分的高温传到中间,轴承支承壳内的热量不能迅
速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,因此,发动机热机状态下假如突然停
机,会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承与轴。特别要防止猛轰几脚油门后突然
熄火。
3.保持清洁。按时清洁空气滤清器,防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮,造成转
速不稳或者轴套与密封件加剧磨损。发动机机油与滤清器务必保持清洁,防止杂质进入,否
则机油润滑能力下降,从而造成涡轮增压器的过早报废。拆卸增压器时,要保持清洁,各管
接头一定要用清洁的布堵塞好,防止杂物掉进增压器内,损坏转子。由于增压器经常处于高
温下运转,它的润滑油管线因受高温作用,内部机油容易有部分的结焦,这样会造成增压器
轴承的润滑不足而损坏。因此,润滑油管线在运行一段时间后要进行清洗。
4.经常注意检查增压器的运转情况。在出车前、收车后,应检查气道各管的连接情况,
防止松动、脱落而造成增压器失效与空气短路进入气缸。当发现机油突然变脏,同时曲轴箱
压力迅速升高;机油的过度消耗等现象时,涡轮增压器很可能有故障,务必拆下检修。
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