动力、节能环保两手抓:浅析涡轮增压技术的双重使命

导语

在结合了可变气门正时、缸内直喷及闭缸燃烧等技术后,小排量涡轮增压发动机将成为新能源汽车成熟前,汽车界节能减排的一把利器。

  109年前,它诞生了;53年前,它被首次应用在汽车上;37年前,使用它的F1赛车驰骋赛道,让众人痴狂;近十余年间,它更是走入”寻常百姓家”,勇挑动力和节能环保的重任。

  没错,它就是涡轮增压。不少人眼中的那个为车辆带来强劲动力的零部件。时至今日,涡轮增压器已不仅仅是强劲动力的象征,它更承担起汽车节能环保的责任。两手抓,两手都要硬,涡轮增压器如何实现动力与节能环保的呢?这一切还得从涡轮增压对于动力的提升来说起。

  涡轮增压:大排量终结者?

  当你开车时需要提速超车时,你会怎么做?你的回答一定是,这还不简单,踩油门呗。恭喜你,造汽车的那帮人也是这么想的。在涡轮增压器还未广泛应用到汽车领域的那个时代,为了满足人们对于车辆动力的需求,不论是在商用车领域,还是乘用车范畴,大排量发动机比比皆是。原因很简单,提升发动机动力最直接的手段之一,即注入更多的燃料和空气,而增加燃料和空气的方法则是增加气缸数或是增大气缸容积。

  在那个年代,大排量发动机很普遍,乘用车方面的例子自不用多说,在商用车领域,有些车排量大的吓人。比如,国内第一款国产8吨柴油载重汽车————黄河150,它有一颗排量近12升的自然吸气发动机,又比如,日本的五十铃GALA客车,12米级身躯的它却装着一颗19升V10自然吸气柴油机。

  笔者我可没打错字,排量就是这么大。以今天的技术角度来看,它们确实有些落后了。大排量发动机虽然能保证了动力和加速平顺性,但”饭量”也同样很大。

动力、节能环保两手抓:浅析涡轮增压技术的双重使命

  而随着涡轮增压技术的成熟,它在汽车领域的应用也打破了”排量决定功率”的固有观念。在今天,6~13升排量的涡轮增压柴油机则可胜任常规用途商用车的动力需求。在乘用车领域,这样的例子更是”遍地开花”。

  使用涡轮增压发动机的车辆,在动力性能上远高于同排量自然吸气发动机的表现,由于涡轮增压器的介入,发动机进气便不仅是依靠自身的真空负压吸入空气,更有了涡轮增压的助力,将空气”压”入燃烧室,提升了容积效率,使更多的空气与燃料进行混合,在同等转速下,产生更高的动力输出。此外,由于涡轮增压器的应用,使发动机在提供同样动力性能时,涡轮增压发动机可以比自然吸气发动机设计的更加小型化。

  涡轮增压:我为节能环保代言

  涡轮增压的优势不仅在于提升动力,今天它与其他发动机先进技术更发挥着更大的作用。

  近年来,节能、环保、轻量化等字眼早已成为汽车业界的发展趋势。在能源危机日益加剧,环境污染日益严重的当下,如何进一步提升车辆燃油经济性,最大限度的降低汽车对环境的污染,成为国内外汽车人的焦点问题。如何提升发动机效率并实现节能环保呢?

  在种种的尝试中,有通过优化配气机构的,还有改进供油系统的,但受到国内外诸多整车企业推崇的依旧是涡轮增压技术。

  随着各国不断严格的排放法规及燃料消耗限值标准,汽车厂商开始了”小型化”、”轻量化”进程,将发动机设计的更小,更省油,”饭量小”的发动机自然可降低燃油消耗并减少污染物排放。

  发动机是小了,但动力也得跟上才行,如何让小排量发动机迸发出更大的动力呢?汽车厂商们不约而同的想到了涡轮增压,一方面,通过增加进气量,提升进气效率来获得更多的动力;其二,涡轮增压是不改变排量前提下,增加功率和扭矩最为有效的方式。

  而在节能减排方面,涡轮增压的应用使得发动机进气密度增加,提高气缸内气流运动速度,有利于燃料与空气的混合,实现更为充分的燃烧,进而降低尾气排放。

  据测算,使用涡轮增压器的汽油机二氧化碳排放量与相同功率水平的自然吸气发动机相比可降低10~20%左右。涡轮增压的应用即保证小型化发动机的燃油经济性和较低的排放的同时,又不会以失去驾驶乐趣作为代价。

  在乘用车领域,刮起了一阵”小排量涡轮增压”之风,诸多汽车厂商开始研发、使用小排量涡轮增压发动机。

  小排量涡轮增压这股劲风也让不少自然吸气发动机的”死忠”动摇了。以往日系品牌家用车中很难见到使用涡轮增压发动机的车型,如今本田、铃木宣称将开发1.0升涡轮增压发动机,专供中国市场。

  当然尝试涡轮增压的还有来自德国的那匹骏马,自然吸气直列六缸发动机、前置后驱是宝马一直以来所坚持的。不过宝马也推出了搭载TwinPower Turbo的N20四缸发动机以及更为小巧的B38三缸1.5升涡轮增压发动机,值得一提的是,B38三缸发动机在动力性能上完全覆盖了宝马现在使用的1.6T发动机。

动力、节能环保两手抓:浅析涡轮增压技术的双重使命

  宝马的TwinPower Turbo

  如今,在倡导节能环保的发展之路上,涡轮增压技术以新面貌回归了,它并不单纯是提升动力的”法宝”,更成为汽车业界当前与环境污染斗争的主力武器。在结合了可变气门正时、缸内直喷以及闭缸燃烧等技术后,小排量涡轮增压发动机势将成为新能源汽车成熟前,汽车业界节能减排的一把利器。

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