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Trubo-渦輪增壓發動機有兩個特殊的轉速概念,分別為:
介入轉速最大轉速這裏所謂的轉速指的是發動機的轉速,而最大轉速的概念是「能讓增壓器達到最高轉速的發動機轉速」;這個概念也許不太好理解,咱們就以一台比較有代表性的增壓機為參考吧。下面這台發動機是已經停產的LTG高功率版本,動力儲備為191kw/400N·m(3000~4000rpm),參考下圖。
最大扭矩出現在3000轉,並能持續輸出到4000轉,這是不是有些過於“遲滯”了呢?畢竟很多發動機都能夠在1500-4000rpm區間維持最大扭矩,LTG晚了1500轉才達到峯值,好像在日常代步中用不了增壓器了吧。
其實並不是這樣,這裏涉及到“介入轉速”的概念;廢氣渦輪增壓器的動力來自內燃機運行中產生的高壓尾氣,內燃機轉速越高排氣氣流的流速越高且壓力越大。增壓器中的渦輪轉速不可能從零瞬間達到每分鐘數萬到十餘萬轉,渦輪轉速的升高需要一個過程,升高的過程正是尾氣壓力的升高過程——也就是説初段低轉速時的壓力並不會不能讓渦輪轉動,只是轉速比較低而已,LTG的渦輪實際在發動機一千轉多一點就能被驅動運轉,在1000-3000rpm區間內,是渦輪轉速的線性提升的過程,下面就要了解渦輪轉速的波動會帶來哪些變化了。
增壓器的渦輪是幹什麼用的呢?
增壓器的本質是「壓氣機」(空氣壓縮機),是通過高速旋轉的渦輪提高吸入空氣的能力,同時提升壓縮空氣的強度;空氣被壓縮的程度越大,則壓縮後的空氣中的氧分子數量就會越多。燃油的燃燒是氧化反應,等量的燃油與低氧濃度空氣反應的速度會比較慢、反之則會比較快;反應速度越快則等量燃油轉化出的熱能越多,也就是動力就會越強。
然而自然吸氣技術吸入的空氣壓力是恆定的,氧濃度是不變化的;而渦輪增壓器通過壓縮空氣可以提高空氣氧濃度,所以消耗同樣的燃油也能夠轉化出更強的動力——決定動力強弱的基礎是渦輪的轉速,渦輪轉速在發動機轉速越低的時候達到高標準,做功的動力就會越強;那麼為什麼總還有些發動機會讓最大扭矩來得很晚,讓動力“刻意變差”呢?原因在於排量與動力基數的關係。
仍然以LTG為例,這台發動機的最大扭矩為400N·m,如果用低慣量的增壓器實現1500轉就達到最大扭矩會怎樣?答案是起步加速瞬間就會有很強的爆發力,因為(扭矩×轉速÷9549×1.36=馬力),扭矩過大則馬力會很強。
這樣的設定會讓動力反饋非常直接,但也會有些難以駕馭;説白了就是動力太強會不好開,新手司機駕駛很容易出現問題。反之在3000轉才達到最大扭矩,此時司機主觀的將轉速拉高本就是想要獲得充沛的動力,那麼即使動力很強也不會覺得突兀了,所以這樣的設計更像是安全設計或平順駕駛的設計;在1000-3000轉區間,以偏低的渦輪轉速實現偏低的壓氣標準,氧濃度雖然低一些(扭矩沒有達到400N·m),但是扭矩基數仍舊遠超2.0L,動力仍舊處於高標準的範圍內,是不是挺不錯的設計呢?
低轉速大扭矩適合哪些車呢?
家用代步汽車一般只有小排量發動機的增壓器會很“高效”,也就是能在1250-1750轉區間讓渦輪達到最高轉速,並且持續到4000轉左右。但這樣的設計主要適用於扭矩250-350rpm區間的1.5T-2.0T發動機,也就是動力略差一些的發動機;扭矩小則相同轉速馬力小,想要在起步階段有理想的動力感受,正確的做法就是低轉速即可達到大扭矩。
其次則是一些主攻高性能的車型也有這樣的設計,即便扭矩達到400-800N·m也不例外;但是這樣的車會箱單難以駕馭,重點是還會縮短髮動機的使用壽命。
有些車輛會通過增加電渦輪增壓器或者機械渦輪增壓增壓器,亦或者將原車低效率的增壓器換成低慣量增壓器,説白了就是渦輪轉動阻力小、發動機低轉速產生尾氣氣流即可使其達到最高轉速的增壓器來降低達到最大扭矩的發動機轉速,這樣的升級會嚴重降低發動機的使用壽命。
因為過大的扭矩會產生更高的壓力和温度,如果原車設計是在3000-4000rpm之間達到最大扭矩,通過更換配件降低到1500-4000rpm區間;那麼1500-3000轉的壓力與温度都會超過設定標準,這會造成冷卻系統運行壓力的提升,發動機温度偏高會降低機油的潤滑性能,發動機的磨損必然會加大。高温會加速密封件的老化,其中氣門油封的老化速度會很快,燒機油會變得相當嚴重。
綜上所述,渦輪增壓器是不宜隨意調整的,原車設定在多少轉達到最高轉速就應該在這個範圍內,否則異常的壓力與温度必然會造成機體材料的損壞;至於自然吸氣發動機改裝機械增壓器也是不可行的,原因也是扭矩提升之後會造成發動機的嚴重老化甚至損壞;同時變速器也有可承受最大輸入扭矩的限值,升高扭矩則有可能讓扭矩超過限值,變速器也會快速的損壞。
所以汽車的動力改裝始終都被禁止,發動機的升級是牽一髮而動全身,機械不是那麼簡單的哦。
編輯:天和Auto-汽車科學島
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