随着环保法规的严格,政府政策上的调控,在涡轮增压技术配合缸内直喷技术的变革,各大车场包括BMW这类专门使用自然吸气高转速引擎,都全面导向涡轮引擎的怀抱,不光是C级轿车的装车普及,一些B级轿车例如BMW5系轿车甚至一些大型SUV,像17款的奥迪SUVQ7都装载了黄金挡排量2.0的涡轮引擎,而且在18年三缸涡轮引擎1.0排量的桥车将成为关注热点,奥迪的A1三缸,宝马的三缸系列。。。。。。沉寂了几十年涡轮引擎再次成为近年上市热点。
涡轮技术不算是个新技术,涡轮发动机早在二战时期就已经诞生沉寂至今,这么多年没有得到普及的原因有很多,技术上的瓶颈“涡轮迟滞”,驾驶感受上的顿挫,发动机寿命的短暂….对比自然吸气发动机的优势一直沉默无语。
涡轮引擎和自然吸气引擎隶属两大门派,优劣各异,最终谁成为业内的主流,其实是时代发展需要所决定,排放法规的推进,涡轮迟滞的改良,小排量引擎的重视,这些业内的变迁都推动着涡轮引擎到达市场浪尖。
纵观自然吸气发动机发展历程,盘踞市场几十年,技术成熟稳定性高,对油品要求低、结构简单维护便捷,发动机输出扭矩分布均匀线性提速,工作温度低,这些优势使之占据市场几十年。受到大气压的限定,动力的增加只能通过增加排量实现,小一直装载在小型轿车上。涡轮技术改变了限定的外界气压,可调节的倍级气压让发动机动力的大幅上调成为可能,涡轮引擎技术不断地更新以及对涡轮迟滞瓶颈的不断改善,以及在排放控制上的优势,可倍加的发动机动力使得小得以在中级轿车中应用普及,尤其是单位二氧化碳排放量降排使之不断增加市场份额,黄金挡2.0t的热推足以证明这点。
中、高转速输出区间容积效率下降一直成为自然吸气发动机动力提升的瓶颈,因为外界空气大气压是一个固定值,引擎在处于高转速时一定会存在进气损失,所以自然吸气发动机1.8、2.0小只能装载在A级轿车上。为了解决小排量容积率提升从而提升动力,工程师不断探索,一些有效技术革新的采用提升了进气效率,电子节气门的应用,进气道的改良,可变进排气相位技术。
可变进排气相位技术的引入,使传统的进、排气线性增长改变,发动机在低转速区间保持传统的开启逻辑,但在发动机转速在中、高转速区间,通过控制机构的物理控制改变进气门、排气门的开启时间,使得相对低转速工作环境能够在单位时间内吸入更多的新鲜空气,新鲜空气的增加意味着燃油混合气的质量更大,效果是同样的做工时间内将要产生出的功率就会随之水涨船高。从驾驶的角度来讲,也就获取更多的动力。同时,排气门的延迟也让更多的燃烧废气再次进入燃烧室,提高了燃烧的效率,反复燃烧的同时,更直接提高了燃油的经济性、降低了车辆排放。高转速下,为生成最大功率,并且保证最大功率的稳定输出,气门开启时间被再度延后。
i-VTEC我们最熟悉的可变气门升程系统可能非本田的i-vtec莫属了,本田也是最早将可变气门升程技术发扬光大的厂商。本田的可变气门升程系统的结构和工作原理并不复杂,工程师利用第三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似复杂的气门升程变化。
总之,自然吸气发动机一直没有放弃对完美动力输出的追求,但外界大气压的限定使之技术更新不断发动机也不能改变减排增加动力的宿命,涡轮引擎的替换改变了这种格局。但涡轮引擎沉寂未得到普及,也有着自身的技术瓶颈。当然发展至今,这些技术瓶颈正在随着新技术的诞生而淡化。
自二战以来涡轮增压技术诞生,涡轮技术一直没有得到普及,厂家在技术上也没有太多的跟进推新,涡轮技术之所以没有得到普及是应为涡轮技术的一个瓶颈一直没有突破,就是我们经常提到的TURBO LAG涡轮迟滞。
简单来说涡轮引擎通过增压技术打破了自然吸气发动机受外界大气压限定的瓶颈,让同一排量发动机输出的动力较高调整,涡轮再利用燃烧时排出的废气动能转换增压叶轮的机械能,从而产生由叶轮高速旋转后产生的增压。
但是涡轮进入工作增压,对引擎动力起到提升作用之前,也就是说从发动机怠速点到涡轮的增压提劲的这一段时间里,要客服涡轮自身的惯性,就是说磨在拉到拉起要克服磨盘自身的重量,磨盘才可正常工作。是个反应的时间差我们成为涡轮迟滞。
涡轮引擎的迟滞使其在反应上具有了双重性格,介入前性格温顺,介入后好比脱缰的野马,动力澎湃。这种特有的性格让人难以驾驭。动力在介入点动力的骤变,是的驾驶顿挫感明显,开起来舒适性很差,动力的骤增也会到来安全上的隐患,涡轮迟滞是涡轮引擎固有的特点,也是因为这个原因使得涡轮引擎一直沉寂至今。
环保法则的推动使得涡轮引擎再次成为车界的黄金档,所谓的涡轮增压引擎对环保的贡献,不是应为它油耗的节省,只是它能够在同比的排量下出更强劲的动力,小马能拉动更大的车辆。
像2.0T的大SUVQ7,宝马5B级奥迪奔驰……,实现了其减排的任务,这样厂家才热衷涡轮引擎,并在技术上不断突破挑战涡轮迟滞的难关,下面就来讲讲。
像宝马的N54发动机采用了双涡轮技术.这种改变使涡轮变小降低了惯性,在加速过程中涡轮惯性较小因此加速质量较小,因而泵轮可以更快的达到较高的增压压力。这样涡轮介入就会在较低的转速下实现,使涡轮迟滞的反应减轻。
沃尔沃采用这项技术通过可连续储存的高压储气罐的应用,在涡轮迟滞的时间段内,介入预存的压缩空气进入排气系统推动涡轮,以脉冲供气形式增强涡轮的反应性,有效减缓涡轮迟滞反应。有数据显示这种技术从怠速20000转提升至涡轮全开150000转仅仅0.3秒,发动机响应提前了1秒。