渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

技術 空氣汙染 非專業車評 2019-05-02

最近看到很多朋友問為什麼渦輪增壓發動機不能時刻保持渦輪介入狀態(渦輪起壓)?在這些朋友眼中,似乎渦輪增壓發動機如果可以時刻保持增壓狀態,那麼就可以避免渦輪出現遲滯的問題?這種理解方式看上去似乎很有道理,貌似渦輪的遲滯是由於渦輪增壓發動機不能時刻保持增壓狀態而導致的?但實際上這種思路是完全錯誤的!首先要說明一點,渦輪介入一詞究竟指的是什麼?在絕大多數朋友眼中,將渦輪增壓發動機最大扭矩平臺轉速區間錯誤的當成了介入轉速,如下圖這般將1800-5500峰值扭矩平臺轉速區間錯誤的認為成是渦輪增壓發動機的介入轉速區間,實際上這種思維完全偏離了方向!渦輪的介入一詞本不應該存在,如果非要解釋介入是啥意思,那麼可以理解成渦輪建壓,也就是渦輪增壓器真正開始提高進氣歧管壓力(正壓)的時後;請將渦輪建壓(介入)、渦輪遲滯、以及峰值扭矩平臺轉速區間區分理解,千萬不要混到一起!

渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

這個扭矩峰值平臺轉速區間並不代表渦輪的介入轉速

渦輪增壓為什麼要啟動就介入?

渦輪增壓發動機啟動就介入的目的是什麼?讓車子在原地怠速階段渦輪也可以起正壓?使渦輪可勁的往燃燒室裡灌氣,然後噴油嘴可勁的噴油?這麼做完全是在浪費燃油!我們需要渦輪增壓是為了提高動力,啟動就介入有什麼意義麼?渦輪全程建壓做得到,只要把旁通閥拆了(堵死),渦輪增壓器就能時刻都保持起壓狀態,只不過轉速低的時候、起的壓力低!還是那句話渦輪遲滯與什麼時候介入完全是兩回事,地板油起步、渦輪瞬時介入(起壓),這算不算啟動就介入?但同樣還是會遲滯,所以千萬別把渦輪建壓與遲滯畫等號!

渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

如果沒有排氣端旁通閥,真的可以做到全程起壓(介入)狀態

並不是所有時刻都需要渦輪去建壓的,比如上文提到的原地怠速狀態、帶擋蠕行狀態、低速行駛狀態等等,這些情況下是不需要渦輪建壓的,渦輪建壓、歧管壓力增加、扭矩增加,而油耗也會增加!那增大的扭矩不是白來的,而是靠燃燒更多的汽油換來的,所以不要認為渦輪全程起壓是好事,全程起壓依然解決不了遲滯問題,而油耗還會大幅度的提高,這樣的發動機根本沒法用;而實際上渦輪什麼時候起壓是通過油門深度來判斷,起步地板油,旁通閥徹底關閉,渦輪瞬時起壓;而壓力的大小,則與實際轉速有關(所以想要渦輪時刻起壓,是可以做到的,時刻地板油就完事了)!

渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

起不起壓完全由廢氣旁通閥來控制

渦輪增壓技術靠什麼來控制起壓?

其實通過上圖我們很容易看出渦輪增壓技術的起壓原理;圖片中左側是排氣端渦輪、右側是進氣端渦輪,排、進氣端渦輪同軸相連,也就是說只要排氣端渦輪開始旋轉,進氣端渦輪就必然開始旋轉,而這個時候就開始氣壓,只不是過壓力大小的問題,但產生壓力是必然;從圖上我們能看出,只要有廢棄經過渦輪,那麼廢氣端渦輪就會旋轉,而必然帶動進氣端渦輪旋轉並開始建壓,所以以當今的技術實現渦輪增壓發動機點火就起壓(介入)是完全可以做到的!

正如上文所描述的那樣,渦輪增壓發動機點火就介入有什麼好處?渦輪起壓伴隨而來的就是進氣量增大,而進氣量增加必然導致噴油量增加,這樣就帶來了更高的油耗,試問全程增壓的發動機誰敢買?所以渦輪增壓發動機並不是不能啟動就介入,而是如此操作並沒有任何的好處,還會增加不必要的油耗,所以主機廠的工程師就在排氣端渦輪的前端引入了廢氣旁通閥機制,當渦輪增壓發動機不需要渦輪進行起壓(介入)的時候,旁通閥全開,廢氣不經過廢氣渦輪,而直接排出(此時渦輪幾乎是不會轉動,比如原地怠速時);而當需要渦輪進行起壓的時候,廢氣旁通閥會逐漸關閉,當關閉時所有的廢氣就會全部經過排氣端渦輪!所以渦輪增壓發動機在技術層面上是完全可以做到點火就介入(起壓)的,只需要把廢氣旁通閥卸掉就可以了,這對主機廠來說很容易、還可以降低成本,只不過這樣做對廣大的汽車用戶又有什麼好處呢,除了油耗大幅度上升,別無其它的優點!

渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

發動機外特性曲線圖

渦輪是否起壓是根據實際的需求,通過油門深度來決定是否需要起壓;而通過發動機的轉速來決定起壓的壓力大小(這裡要注意起不起壓與壓力大小是兩碼事),實際上壓力大小是由廢氣量來決定的,但是否起壓則是看旁通閥的開閉狀態,如果旁通閥徹底關閉、或者被拆除掉,那麼只要渦輪增壓發動機點火,廢氣端渦輪就會旋轉,只要進氣端洩壓閥也處於關閉狀態(或拆除),那麼就等同於發動機點火就介入了;所以不要認為渦輪全程介入(起壓)有多難、多高端,其實很簡單,只不過這麼操作的後果也很嚴重,所以主機廠自然而然的不會這麼做;渦輪建壓、建的是歧管壓力,歧管壓力與扭矩成正比,歧管壓力增加、發動機釋放的扭矩必然增加,而發動機增加的扭矩不會憑空而來,而是拿汽油換來的,所以渦輪增壓發動機如果保持全程起壓狀態,油耗是非常驚人的、是普通汽車用戶所不能承受的;所以渦輪增壓發動機可以啟動就介入(增壓),但不能這麼做!如上圖所示,上方紅色虛線代表增壓區域,紅色實現下方的區域代表渦輪增壓發動機不起壓時的自然吸氣狀態,其實從這幅圖我們很容易看出,渦輪增壓發動機是否起壓不是硬性決定的,而是完全在於駕駛者的需求,當駕駛者需要更大的動力進行加速或超車時,必然會對更大的扭矩產生需求,所以這個當縱軸的扭矩需求越來越大,僅靠自然吸氣狀態已經無法提供充足,那麼此時渦輪開始起壓(介入),而隨著轉速上上升,廢氣量變大(看橫軸),排氣端的渦輪轉速也就越來越快,而進氣端的壓力也越來越大,所以這就是渦輪起壓(介入)的全過程,重點不是能不能全程保持介入,而是看實際的需求,用不著那麼大的扭矩,讓渦輪起壓(介入)幹什麼?還嫌油價不夠貴麼?

渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

渦輪增壓器

至於遲滯可以這麼理解,遲滯與渦輪是否起壓沒有因果關係,渦輪的遲滯並不是因為渦輪增壓發動機不能時刻保持增壓狀態所導致的,而是由於這渦輪增壓發動機存在不穩定的流量範圍,原因就是在建壓(起壓/介入)時,產生不可避免的流動遲滯,而引起氣流在相關零件表面邊界層處的分離現象,這才是引起渦輪遲滯的原因,與是否保持全程增壓狀態沒有任何的關係,即便渦輪全程增壓,該遲滯還是同樣會遲滯!渦輪增壓發動機是否起壓,解決不了渦輪遲滯的問題;而決定渦輪增壓發動機是否起壓在於我們的實際需求,簡單的講油門只要時刻保持深踩一些,渦輪就能全程介入!

渦輪增壓發動機的介入轉速到底是什麼,是否與渦輪遲滯有關係?

這張圖畫的更加清晰

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