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涡轮迟滞难解决?这几项技术不妨了解一下_汽车

前段时间笔者给各位讲解了后置涡轮增压技术《车尾不放行李改放TA,这究竟是哪门的神操作》,不少小伙伴也是第一次知道原来为发动机“添砖加瓦”的涡轮增压器,还可以放在远离发动机的车尾处。如此远距离的布局设计,自然是有利有弊。利的当然是压缩空气经过远距离的冷却之后,可以直接送入燃烧室做功,而无需再绕行中冷器冷却。但这项技术的弊端也相当明显,那就是进气管的长路径,让动力迸发姗姗来迟,并且比较适合基础排量较大的发动机类型。



其实在增压技术的领域,动力延迟的问题一直存在。撇开机械增压技术直接由发动机皮带传动,使其从发动机的低转速区域便开始增压不谈,涡轮增压技术的动力延迟早已出现。过往流行采用大涡轮增压器的年代,带T的车型动力输出基本在“双重性格”。中低转速区间单靠发动机自身排量做功,俨然是自然吸气发动机的感受。当转速提升后,废气量足够推动涡轮叶片继而增加动力。因此工程师在涡轮增压技术上,引申出其它的辅助科技帮助减轻动力延迟。



众所周知,涡轮增压器是靠发动机做功后产生的废气推动废气端涡轮叶片使进气端涡轮叶片同样高速转动,继而把即将进入发动机的空气压缩,提升做功的效率增加动力。而在过去采用大涡轮的时代,由于涡轮的叶片尺寸比较大,因此需要发动机在高转速区间才有足够的废气量推动其运转建立正压。



突兀的性能输出,让当时的性能车动态表现颇有几分疯狂。而随着市场的变化和技术的发展,玩家对这类低转像绵羊、高转像野狼的车型开始有些想法,试图通过各种方法让涡轮尽早介入。因此厂家工程设计团队开始把涡轮的直径尺寸减小,并且把涡轮叶片做得更轻、刚性更好,也因此使得涡轮增压发动机开始往小尺寸排量的方向发展。小涡轮的好处在于叶片质量较轻,低转速下的废气量足够推动,让动力输出的爆发点提前至中低转速区间。由此带来的好处是,驾驶者可以在正常使用的转速范围里获得更好的动力响应和燃油经济性。



正如前面所述,小号涡轮的优势在于轻量化的叶片,容易被废气所吹动继而建立正压。但凡事都是过犹不及,涡轮的尺寸不能无限制地缩小。那如何在保持涡轮尺寸不变的情况下,继续把涡轮建立正压的时间提前?



涡轮增压器的结构核心是同轴涡轮叶片,只要加快其转动的速度就能让进气压力得以增加。可是怎样才能在发动机排气量没有加强的情况下,让涡轮叶片转速加快?于是乎,工程师们开始在涡轮里面做了个“小手术”,加入了能以一定角度摆动的活瓣和电机,这就是可变截面积涡轮的由来。



通过活瓣的摆动,从而调节废气经过涡轮时候的流经速度,继而改变涡轮叶片的旋转;并且能够实现在低排气量的时候,仍然能保持涡轮叶片的旋转速度,让涡轮保持运转减少涡轮迟滞。



当提起电子涡轮的时候,是不是会想起坊间那些改装大神外接上去的一个电动风扇?确实,电子涡轮的形式着实是通过电力驱动叶片为进气加压。但是两者所不同的是,民间大神的“电子涡轮”是单独代替传统的涡轮增压器。要知道涡轮增压器工作时的高转速、高压和高温的状态,不是一般民间后市场产品所能承受的,因此汽车配件商推出的一整套涡轮系统,在耐用性、稳定性和安全性方面要远远优于坊间的作品。



比如说博格华纳推出的电子涡轮系统。乍以为是单独的电子叶片涡轮,而实际上这是一套结合在原来传统废气涡轮的系统。其工作原理在于当发动机保持在中低转速时,涡轮的增压值较低,eBooster开始介入并对机械涡轮所吸入的空气进行加压,再推送至中冷器冷却后继而做功。当动力请求持续加大时,发动机转速上升继而废气量加大,机械涡轮开始大量吸入空气并提升增压值,电子涡轮的作用开始减弱并退出增压过程。



其实在斯巴鲁的赛车部门里,前些年流传了一种保持涡轮转速的技术,可这在当年属于车队内技术,因此并不为人熟悉。而随着斯巴鲁退出WRC后,原本的厂队技术人员和工程师开始往其它汽车赛事发展,继而把这项ZeroLag的技术也带出来,开始被人们所熟知。



所谓ZeroLag顾名思义就是涡轮的“0迟滞”,按照上面提及的其它方法,都只能减少涡轮迟滞而不能完全消除。ZeroLag的出现确实是完全消除了涡轮迟滞,而且实现的方式依然是传统的靠废气推动。但问题来了,发动机转速下降废气量减少、增压值降低这是人所共知的事实,那ZeroLag怎样实现发动机转速下降时涡轮仍然保持运转?



答案其实在于燃烧。这技术的核心是在发动机外增加燃烧室,让燃油和空气在外置燃烧室里点燃,增加废气的推力保持涡轮叶片高速运转。当发动机转速提升后,涡轮增压仍然能继续为发动机提供加压后的空气。

动力和排放,似乎是内燃机在当下最需要平衡的两大问题。一方面是消费者对动力的渴望比以往的消费者都要高,另一方面全球各国都在致力减少汽车排放;涡轮增压似乎是两者之间能够达到平衡的技术手段。当然,技术本身都是有短板的,只有通过另一种新的技术对其补充,才能达到工程师所设想的完美的状态。

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