分享好友 配件行情首页 频道列表

内燃机车增压技术多种多样,为何只有涡轮增压成为主角?

2022-06-15 10:0511180

三种类型:



  1. 废气涡轮增压

  2. 机械增压

  3. 电动增压



这是最常见的内燃机车增压技术。



曾经有些车企使用机械增压,后续出现电动增压,可是用来用去、最终还是废气涡轮增压成了主角,前两种基本都被淘汰喽,这是为什么呢?



搞懂这个问题并不难,前提是搞清楚增压的概念和目的。



不论是哪种增压器,其功能的本质都是“空气压缩机”;都是通过高转速的涡轮增加进气道的吸力,再把“大团的空气压缩变小”,空气中有氮气、二氧化碳、氧气、稀有气体(氦氖氩氪氙氡)组成,各种分子之间有着“相斥又相吸”的特点,在一定的压力状态下,分子的间隙可以扩大或缩小。



比如“高原反应”就是随着海拔的变化导致气压的减弱,可以理解为空气所承受的“压力”随着海拔升高而减小,空气就会随着海拔升高而膨胀,分子之间的间隙扩大,固定空间内的分子数量就会减少;高原反应是因为膨胀导致分子间隙扩大,固定空间内的氧分子数量减少,人的肺活量是基本固定的,吸入的空气中的氧分子数量较少就会缺氧,高原反应其实就是缺氧的反应。



燃油汽车使用的“内燃式热机”是依靠燃油与氧气的化学反应转化机械能(动力),转化的方式就是“燃烧”,燃烧需要空气中的氧气;定量的燃油与不等量的氧气,在固定的时间和其他因素的作用下反应,一定是氧气越多反应速度越快,对应的“反应程度”(燃烧充分性)就会更高。



说句大白话,那就是等量燃油与高氧浓度空气反应,可以释放出更多的能量,车辆的动力就会更强。



涡轮增压技术就是在“玩氧气”,高转涡轮可以把吸入的空气压缩成「高氧浓度空气」,燃油燃烧的充分性就会更高;这就是富氧燃烧,氧浓度越高,单位时间释放出的能量也会越高。



机械增压器的转速很低……这种增压器的转速是在内燃机曲轴转速的基础上进行放大,其动力来自曲轴,曲轴的转速就是“发动机转速”;正常驾驶时的平均转速能有个两三千转,即便机械增压器的转速能够放大,然而又能有多高呢?



转速低则压缩空气的程度小, 进气氧浓度当然也会偏低,所以机械增压器的效率很不理想;以某3.0S-V6为例,其最大扭矩只是450N·m,并且最大扭矩要到内燃机的转速达到4500-5000转才能达到峰值,在此之前的转速区间里会因为转速低、压气能力弱,导致扭矩不足450牛米。



废气涡轮增压与其不同,这种增压器不依靠曲轴带动运转,其动力来自内燃机运行时必然会产生的废气。



家用车的内燃机都是四冲程机,四个运行步骤分别为:





吸入多少空气、喷射多少燃油,与空气转化后只会更多,要知道消耗一升汽油可以转化出大约2.4公斤的二氧化碳,还有氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、油烟、颗粒物等上百种成分。



很显然只要进气做功就要排气,排气量还会非常大;内燃机车正常代步驾驶时,每分钟的排气量也会有几百升之多,试想这些尾气要从狭窄的排气歧管以超高流速排出,排气压力会有多大吧。



那么从排气歧管引出一条排气道,串联上涡轮增压器,高压排气不就能把涡轮驱动到极高的转速了嘛;其转速是可以超过十万转的,而机械增压器的极限也就是几万转,所以3.0T的涡轮增压发动机可以达到500N·m以上,并且由于低转速的排气压力就足够大,在1500转左右的排气量就能把涡轮驱动到最高转速,从而实现平均1500-4500rpm维持最大扭矩输出的强劲性能。



然而这还不是重点,重点在于机械增压器是通过连接曲轴获取动力,增压器运行则要损耗动力;也就是说增压技术本就是为了提升扭矩,而机械增压技术是在增压器本身先损耗掉一部分之后,再通过富氧燃烧来补偿损耗后进行一定程度的提升。



但是废气涡轮增压器只是废气再利用,这样就不会损耗动力,动力提升的幅度也会更大。



所以最终机械增压器被淘汰,涡轮增压器成为主流。



电动增压器为什么不能成为主流呢?



原因有两点。



其一是高转速电机的成本很高,某些改装店所谓的高转电机,其转速连一万转都很难突破,还不如机械增压器。



其二是使用电机给内燃机增压毫无意义,因为增压也需要有大容量的动力电池组,再有内燃机发电给电池组充电;那这就不如直接用电机连接发动机,让电机在行驶中输出动力,输出的动力作为内燃机可缩减的部分,提升的效果会更加理想。



所以内燃机最终只会有涡轮增压机,但最终也会被电驱系统取代,毕竟电机的效率远超内燃机,低扭爆发力也有绝对领先优势;简而言之就是不需要什么附加技术,就能实现“充分性”超过97%,起步即可爆发最大扭矩,这都是内燃机不能比拟的。



反对 0
举报 0
收藏 0
多款重磅新车推出,吉利汽车想在2022年打破销量瓶颈
全年实现销量132.8万辆,这是自2017年以来第五次蝉联中国品牌乘用车年度销冠,乍一看,其“自主一哥”的地位稳如老狗,但实际上

0评论2022-02-1810079

科普文:浅谈汽车发动机控制系统软件(二)
之所以分享本文内容,是最近不少粉丝后台留言,希望了解一下汽车发动机控制系统软件相关知识和内容。衡量了一下,其实发动机控制

0评论2021-08-1110062

21款奔驰GLS450行情汽油发动机上没有作出改变
新款奔驰GLS450由内而外彰显出豪华/动感。车身上接纳的全新规划让它看起来更具行为感与袭击性,再加上中网镀铬装饰条和全LED智能

0评论2022-05-1910009

查博士聊汽车,带你走进汽车发动机的故事
汽车发动机是为汽车提供动力的装置,是汽车的心脏,决定着汽车的动力性、经济性、稳定性和环保性。根据动力来源不同,汽车发动机

0评论2022-09-019983

都知道航空发动机的科技含量非常高,当前世界上能生产航...
董秘您好!都知道航空发动机的科技含量非常高,当前世界上能生产航空发动机的国家也就是3-4个国家。请问贵司的无人机发动机处于

0评论2022-02-229966

AG600-1003架机发动机首次试车成功
AG600-1003架机发动机首次试车成功。自2021年12月26日AG600飞机1003架机总装下线后,先后完成航电、动力环控、操纵液压等系统联

0评论2022-02-189963

爱康科技:目前没有涉及新能源汽车配件业务
有投资者在投资者互动平台提问:您好!尊敬的公司领导,近日看到贵公司成立新公司,涉足新能源汽车配件业务,请我问一下新能源汽

0评论2022-09-079942

动力与环保皆出彩——吉利星越L雷神智擎Hi·X混动系统获评审高度点赞
雷神智擎Hi·X混动系统是吉利汽车打造的全新混动平台其中DHE15混动专用发动机在高效燃烧系统、低压EGR废气再循环系统、WCAC进气

0评论2022-03-049926

5.7亿元成立北京智悦发动机什么意思?现在新能源 机遇不把握?...
5.7亿元成立北京智悦发动机什么意思?现在新能源 机遇不把握?请解释一下董秘回答(福田汽车(2.910, -0.09, -3.00%)SH600166):尊

0评论2022-02-229915

为什么这么香?比亚迪DM-i混动系统解析
  比亚迪的这一次崛起,好多人将原点放在了刀片电池上,新的电池打包技术让比亚迪一直以来深耕的磷酸铁锂有了与三元锂抗衡的能

0评论2022-03-049912

 
已经到底线啦