如何降低渦輪增壓發動機最大扭矩的轉速?

2020-11-22 騰訊網

渦輪增壓器目前已經是廣為人知的發動機附屬配件之一,使用最為普遍的就是廢氣渦輪增壓器,它是通過利用發動機排出的廢氣驅動渦輪葉片轉動,在帶動空壓機正常工作後,為發動機提供更充足的進氣量,促使油氣混合氣體在燃燒室內更加充分的燃燒,從而可以提供比自然吸氣發動機高出30-40%的動力輸出。

渦輪增壓發動機雖然可以提供更好的動力,但它也存在一定的動力遲滯現象,而且由於工作環境會比較惡劣,也會給汽車帶來更高的排溫和震動,因此這類發動機對材質、油品和機油的要求都比較高,後期的維護保養成本也會相對偏高一些。

我們平時購買的帶T汽車,它的發動機輸出功率都是汽車廠商事先設定好的,那麼我們是否有技術可以降低渦輪增壓發動機的最大扭矩轉速呢?

渦輪增壓器本質上就是一個空氣壓縮機的性質,在不斷嚴格的排放標準,以及全球環境整治的大背景下,渦輪增壓發動機在低轉速下輸出更高的功率和扭矩,已經是各大車企的一個發展方向。特別是很多車企都開始採用低慣量的渦輪增壓器,在較低轉速時就提前獲取最大的空氣進氣量,再配合高壓油泵的噴油技術,比如缸內直噴等,以此達到在低轉速時就壓榨出發動機最大輸出動力的目的。

那麼我們除了用低慣量渦輪來讓發動機在低轉速情況下,提前達到較大動力輸出以外,還有其他方式可以降低峰值扭矩輸出時的轉速嗎?

發動機能獲取多大動力的關鍵因素,是看它在單位時間內能獲取多大的燃燒能量,換句話說就是看它能在單位時間能讓多少燃料進行何種程度的燃燒。如果想降低最大扭矩輸出是的轉速,除了利用低慣量渦輪增壓器的結構特點以外,我們也可以改變節氣門的提前角、進氣升程、開口角度,改變進氣歧管的構造,例如長度、表面平滑度、材質等方式來提高發動機的進氣效率。

渦輪增壓器在發動機啟動的時候,它就開始運轉,只是前期的轉速可能無法完全帶動壓縮機正常工作,在達到一定轉速壓縮機開始工作後,它會比自然吸氣額外提供更多的進氣量。但發動機在運轉時,達到最佳空燃比時可接受的進氣壓強畢竟是有限的。

而且我們行駛過程中突然收油時,節氣門會關閉,但被渦輪增壓器所帶來的高壓氣流卻會被節氣門位置,此時如果不洩壓,那這部分高壓氣流對節氣門或進氣管道的損害是比較大的。因此我們就需要對渦輪增壓器的進氣進行一定的控制,最簡單的方式就是安裝洩壓閥。

所以我們可以用增大進氣效率配合相應噴油量的技術,來快速提高發動機的輸出功率,但為了讓發動機不會因低轉速高扭矩的輸出方式而傷害,我們就可以控制洩壓閥的洩壓值,讓其在達到一個低轉速點時就讓扭矩輸出處於一個較為平穩的平臺範圍,這也就是我們所說的峰值扭矩轉速區間。

前面說了發動機的進氣調整,那麼我們再來說說影響發動機動力輸出的另外一個因素,能量轉換效率。

油氣混合物在燃燒室內燃燒時,除了會為發動機提供燃燒能量以外,它也存在著一定的能量損耗,那麼如何降低這部分燃燒能量的損耗,也在一定程度上讓發動機保持在較小噴油量和進氣量的狀態下,就獲得足夠的燃燒能量,這也可以降低渦輪增壓發動機在最大扭矩輸出時的轉速數值。

那麼在這方面所涉及到的技術就非常多了,比如近幾年非常流行的缸內直噴技術;大眾的分層燃燒技術;改變火花塞的點火提前角;改變排氣洩壓閥的洩壓值;頂置凸輪軸加多氣門技術;非連續可變和連續可變進氣管長度技術;可變正時氣門控制技術;均值燃燒技術;可變排量機油泵技術等等。這些技術在這裡就不做詳細講解了,否則這需要開好幾堂課才可以解釋清楚。

當然,影響渦輪增壓發動機工作效率的因素,除了發動機本身的結構和技術以外,一些附加裝置也會對其工作狀態帶來影響,比如散熱。發動機的散熱速度過快,燃燒室內的空氣溫度就會很快降低,壓強也會隨之減小,這就需要發動機用更多的進氣量和噴油量來維持自身的最佳工作溫度,這也會導致發動機的燃燒效率被降低。

綜上所述,以我們現在的汽車技術,完全是可以實現最大扭矩在低轉速時輸出,同時這也給很多愛好改裝的車主提供了比較大的改裝空間。但需要注意的是,雖然一些車型允許我們對它的性能進行提升,但改裝並不是簡單的換一個原廠配件這麼簡單,對於某些部件的改裝都是牽一髮而動全身的。

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