汽车废气涡轮增压和机械增压的优缺点与机械涡轮增压的优缺点

先进动力更强劲,可比性较小因为,目前市面没有那个厂家的车子完全是机械增压或涡轮增加。即使是专门制作豪华车的品牌

  楼主看看下面的专业解释和相關案例比较,可以得到详细的***从而也对两者有进一步认识。

  涡轮增压(turbo)与机械增压(superchanger)是进气增压的两种不同方式,主要的不同在于增壓器的驱动方式最早的增压器全部都是机械增压,在刚发明时被称超级增压器(Supercharger)后来涡轮增压发明之后为了区别两者。起初涡轮增压器被称为Turbo Supercharger机械增压则被称为Mechanical Supercharger,久而久之两者就分别被简化为Turbocharger与Supercharger了。德国人由于德语的关系把机械增压叫做Kompressor这就是为什么奔驰的1.8L机械增壓发动机叫做200K的原因,而且Kompressor这一德语词汇还印在了其他的装有机械增压器的德国车上

  涡轮增压由引擎的排出的废气驱动。涡轮由两蔀分组成一是新鲜空气增压端(压缩泵轮)、另一部分为废气驱动端(废气涡轮),两端各有一个叶轮在同一轴上的两边涡轮之间还囿一个泄压触发器(Wastegate)设在废气涡轮那边,当压缩涡轮压力过大压力便会推动触发器将废气涡轮的阀门打开,降低气压以防止增压过喥。涡轮轮轴的支承为轴套轴套里边的轴承设计可以分为滚珠轴承和浮动轴承涡轮增压器叶轮的旋转动力来自于废气。废气带动涡轮茬涡轮的另一边,叶片压缩空气涡轮增压器壳体为镍、铬和硅合金材料,轴为铬和钼合金材料更重要的是,涡轮增压器是在高温、高速条件下工作的为保证其正常工作,在涡轮增压器中通入了机油和冷却液以保证有效的润滑和冷却,改善工作条件发动机排出的具囿高温和一定的压力的废气进入增压器中,推动轴的叶轮以每分钟高达数万甚至几十万转的高速度旋转怠速时,叶轮转速为12000转/分当全負荷时,叶轮转速可超过135000转/分普通的轴承是无法承受如此高速而产生的高温和磨损的,所以在涡轮增压系统里边机油的润滑和冷却作用臸关重要柴油引擎也有不少装配涡轮增压系统的,而且柴油引擎的最大增压值普遍比汽油引擎的最大值高也正是为了涡轮增压器良好嘚散热需要,一般装有涡轮增压器的车辆要求熄火前怠速运行片刻

  涡轮增压器的串联与并联:

  在双涡轮增压(Twin Turbo)的汽车上会看箌2组涡轮通过串联或者并联的方式连接,并联指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作每组涡轮都是同规格的,如保时捷911 turboSkyline GT-R的RB26DETT,Supra的2JZ-GTE和BMW新的3.0双渦轮增压都是并联涡轮的杰出代表其优点就是增压反应快并减低管道的复杂程度。至于串联涡轮通常是一大一小两组涡轮串联搭配而成低转时推动反应较快的小涡轮,使低转扭力丰厚高转时大涡轮介入提供充足的进气量,功率输出得以提高RX-7的13B-REW引擎就是串联涡轮的好唎子。

  涡轮增压器的A/R值:

  A/R值在改装市场的涡轮增压器销售册上常有标明用以表达涡轮的特性,A是Area(面积)的意思指的是叶片渦轮接受废气的侧入口最窄处的横截面积,R是Radius(半径)指的是A(横截面积)的中心点与涡轮本体中心点的距离,面积与两中心点距离的仳值就是A/R值。

  A/R值越小表示入口相对较小而涡轮叶片的起动惯性低,流速相对高低转反应比较好,涡轮迟滞效应不明显反之,A/R徝越大入口较大叶片惯性高,低转反应比较迟钝涡轮迟滞较明显,但在高转时表现则刚烈得多简单而言,较注重高转功率输出的涡輪A/R值可以达到0.7左右,而注重低转扭力输出的涡轮A/R值大约为0.2。保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术则是通过改变涡轮的A/R值达到不同的涡轮特性

  涡轮增压的优点在于不占用引擎本身的功率,在高转时(排气压力高)效果显著增压效率高,缺点在于在低转时由于涡轮本身嘚惯性涡轮介入比较迟缓(增压值越高越是如此)也就是我们平常所说的涡轮迟滞,涡轮迟滞不能根除但能把他减低到很小的程度,洳用较轻小的涡轮还有大众的TSI双增压技术,保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术、给涡轮装上变速器改变涡轮转速的技术等

  机械增压器压缩机的驱动力来自引擎曲轴,一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮间接将曲轴运转的扭力带动增压器,达到增压目的依构造不同,機械增压会经出现过许多种类包括叶片式(Vane)、罗兹(Roots)、温克尔(Wankle)等型式,而活塞运动最早也被认为是一种机械增压时至今日,则以罗兹增压器最被广泛使用更是改装的大热门。罗兹增压器有双叶与三叶转子两种型式目前以双叶转子较普遍,其构造是在椭圆形的壳体中装两個茧形的转子转子之间保有极小的间隙而不直接相连,藉由螺旋齿轮连动其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连结,转子转轴的皮带輪上装有电磁离合器在不需要增压时即放开离合器以停止增压,离合器则由计算机控制以达到省油的目的。

  机械增压的优点:除了在低转速便可获得增压外增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例,即机械增压引擎的油门反应随着转速的提高动力输出随之增强,洇此机械增压引擎的操作感觉与自然吸气极为相似却能拥有较大的马力与扭力。缺点在于始终是损耗了引擎本身的动力在高转时效率沒有turbo高等。

  所以大众的GOLF 1.4TSI上就采用了TSI双增压技术一台引擎上同时装备两种增压器,吸取两种增压方式的优点使得1.4的引擎能有2.0引擎的功率。简单来讲就是在发动机转速低时使用机械增压器来增压提高油门响应;高转速时使用涡轮增压,提高增压效率但制造比较复杂,成本较高上海大众表示会在今年引进这款1.4升TSI发动机装备在POLO和即将生产的斯柯达法比亚上,一汽大众也表示将会在不久之后让速腾装备1.4TSI希望他们的动作能快一点。

  无论那种增压方式增压后的空气都要送到中冷器(intercooler)去降温(增压等于对空气做功,气压增加到1bar的时候温度会升到80度左右温度上升后空气体积会增加,同体积时进入燃烧室的空气质量减少对增压不利,所以要用中冷器进行冷却)过高嘚气压会在泄压阀(Blow-off Wastegate)放掉所以有时我们可以听到涡轮增压车子上有“吱吱”的泄气声,增压后的空气最终再送入燃烧室

  2、相关案例-车型介绍

  (1)以小排量1.8T为例。

  目前国产车中主要是南北、大众两家厂商推出了1.8T发动机车型

  就1.8T发动机的异同问题,记者艏先***采访了大众中国汽车有限公司对方认为这个问题由生产厂商回答比较合适,他们解答不了记者接着就此分别***采访了一汽—大众汽车销售有限公司奥迪产品部发动机科、一汽—大众汽车销售有限公司动力总成工程科和上海大众汽车销售有限公司发动机科的产品专家,综合结论如下

  相同之处 发动机是同一种

  据厂方的这几位专家介绍,宝来1.8T、帕萨特1.8T 、奥迪A6 1.8T和奥迪A4 1.8T的核心技术完全相同發动机是一样的,因而发动机在动力输出、零部件的选用和使用保养上也是一致或接近的。

  不过专家也指出“芯”相同并不等于性能表现就相同。发动机与不同的变速箱配合表现出来的综合性能就会有差别。

  不同之处 放置形式有别 A4略作调校

  据一汽—大众汽车销售有限公司动力总成工程科的专家介绍宝来发动机与另三款车的最大不同就在舱内的放置形式为横置式,而其他三款车是纵置式这主要与车型大小有关,帕萨特和奥迪属B级、C级车车身相对长,发动机比较适合纵向放在舱内而宝来为A级车,车身紧凑发动机适匼横放。发动机放置形式的这种变化自然也会带来底部结构布置的相应变化,但对发动机的性能本身没有影响

  至于四款车中为何奧迪A41.8T的最大功率和最大扭矩值会高于其他三款车,一汽—大众汽车销售有限公司奥迪产品部发动机科的专家解释说A41.8T在发动机的软件上做叻调整,增压功率加大了

  按增压方法的不同,增压发动机主要有四类(也有说三类):机械增压、废气涡轮增压和机械增压的优缺点、複合增压和气波增压前两者增压发动机应用更多,豪华车中机械增压代表车型有奔驰C200K废气涡轮增压和机械增压的优缺点代表车型有萨博9-3 2.0T、VOLVO S80 2.5T 和VOLVO S80 2.9T6。

  奔驰C200K 机械增压典型

  奔驰C200K是奔驰的一款小型d级车发动机为直列四缸1.8升排量,由于配备了机械增加器(Supercharger)其动力输出堪与奔馳c240的V6 2.6L发动机媲美。其240N·m最大扭矩在转时就能达到而奔驰C240的最大扭矩要到4500转时才出现。

  据专业杂志试驾人员介绍机械增压器从发动機直接获得动力,所以介入直接油门响应迅速。随叫随到、一气呵成的动力输出几乎感觉不到与自然进气发动机的不同。当发动机转速达到400转以上时车子的推背感和加速性更为明显。加速流畅无迟滞和突然爆发,正是机械增压发动机的优势所在

  萨博9-3 2.0T 废气涡轮增压和机械增压的优缺点典型

  萨博是世界上较早使用废气涡轮增压和机械增压的优缺点(Turbo)发动机的厂商之一,经过25年的发展其废气涡輪增压和机械增压的优缺点技术更加炉火纯青。作为一部强调运动风格的豪华轿车萨博9-3 2.0T这款直列四缸废气涡轮增压和机械增压的优缺点發动机,在2500转时便可达到265N·m的最大扭矩这种低转速下的良好加速性,对于日常行驶非常实用

  据专业杂志试驾人员介绍,废气涡轮增压和机械增压的优缺点虽然有低速乏力和运转时突兀的不足但萨博9-3 2.0T的加速迟滞感已降低得很小,开起来与一部发动机自然吸气的汽车區别不大

2.5T的发动机具有设计先进、耐力超强、运行灵活、燃油效率高和反应快速等卓越性能。发动机形式为横置五缸涡轮增压排气量為2.5升,最大功率210hp(相当于154kw)/5000rpm最大扭矩320N·m/rpm,从输出数据看较为注重高转速输出。涡轮增加所产生的附加动力等于使原来2.5升的发动机提升到相當于3.0升以上

  新款S80 2.5T怠速时相当平顺,震动也相当轻微事实上,这台发动机是Volvo的最新科技发动机的进气和排气部位都***了CVVT连续可變气门正时装置,从而确保可对节气门的变化做出迅速反应使发动机的燃烧状态保持最佳,即使在低转速下运行时也可提供丰沛的驱动仂

  S80是世界上第一辆配有横置六缸引擎的轿车,新款S80 T60采用横置六缸24气门双涡轮增压2.9全铝发动机配备世界上体积最小的手自排一体电控变速箱,272匹马力(相当于200kw)的澎湃动力在7.2秒内将这辆宽大豪华的轿车强力加速到100公里/小时即使跑到250公里/小时的极速,电脑感应牵引力控制系统和制动分配系统也使你不必担心车辆稳定性的控制和动力的发挥从1800转至5000转均有380N·m的最大扭力输出,在你还没有感受到波箱换挡冲击嘚情况下你已经轻松超过所有的人。

但是在高转速的时候会对发动机的输出有

一定的负面影响例如奔驰的c180,c200涡轮增压一般在1500转左右開启,比如大众的EA888发动机迈腾,奥迪、速腾…………

增压发动机相对先进一些只是他们的使用工况不一样!

涡轮增压 低转速 没劲 开车加油们反应慢 优点 比较省油

机械增压 反应快 缺点 油耗有上升 技术上比较应该涡轮高一点

各有优点。机械增压是在低转速时介入废气涡轮增压和机械增压的优缺点是在2000转以上介入。两者配合使用效果更佳

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涡轮增压和机械增压都是增加进氣压力让发动机吸气吸得更爽,动力更足不过它们的工作原理不同,服务发动机的转速范围也完全不一样因此不能简单地说谁好谁壞。这就好比猫和狗虽然都是宠物但你无法说哪个更可爱一样,每个人都各有所爱谁都替代不了谁。所以客观分析一下各自的优缺点昰很有必要的

涡轮最早是被运用在飞机和坦克上的,直到1961年才被通用公司首次运用在了汽车上以前普通的自吸发动机废气是直接排出車外的,但其实废气中也蕴含巨大的能量直接排掉还挺浪费。于是“会过日子”的工程师就想能不能压榨一下废气的价值让它发挥一丅余热,于是就把涡轮技术运用在了汽车上

工程师让发动机产生的废气不要直接排放到空气中,而是让它们先去吹动一组旋转叶片后再排除车外这组叶片就叫做涡轮。涡轮中间有一根轴连接着另一组叶片叫做叶轮。只要涡轮一转叶轮也跟着一起转叶轮的工作就是从車外吸新鲜空气后吹到发动机里,这样发动机就可以比自然吸气获得更加充足的进气量了

涡轮增压有哪些优缺点?

涡轮增压的动力来源昰发动机废气相当于废物利用,所以可以在不消耗发动机本身动力的前提下增加进气效率提升发动机热效率,可谓一举两得而且涡輪的结构相比于机械增压要简单很多,制造和维修成本都更加低廉

第一、 只有在发动机高转速的时候才发挥作用。因为发动机在低转速嘚时候排出的废气能量也是比较小的,无法把涡轮推动到高转速因此这时的涡轮给进气增压的效果非常有限。只有当发动机转速提高叻之后涡轮才能有一个良好的“工作态度”,而且发动机转速越高涡轮的工作态度越好

第二、 反应迟钝。因为新鲜的空气从进入发动機、参与燃烧、排出废气再驱动涡轮这个过程是需要一定时间的,所以当你想要获得动力和实际获得动力之间总会出现一小段迟滞时间也就是“慢半拍”的感觉,这就是涡轮的迟滞效应

让我们再回到起点,看有没有另外一种可能性给进气加压这就要提到机械增压了。机械增压直接放了一个空气压缩机在进气道内但这个压缩机不是靠废气驱动的,而是直接使用发动机的输出动力它直接与发动机的曲轴相连(直接齿轮啮合或皮带传动),所以能够获得更加简单粗暴的增压效果

机械增压有哪些优缺点?

机械增压直接解决了涡轮增压嘚缺点只要发动机开始转动,那么机械增压就开始跟着转所以在发动机低转速的时候它就可以表现出很好的增压效果,不像涡轮那样非得等到高转速废气能量大的时候才进入工作状态此外,由于它和发动机曲轴是简单的机械连接所以不存在迟滞性,“随叫随到”的笁作态度让它表现出更加线性的增压效果

不过机械增压也有硬伤:

第一、 结构复杂。机械增压器本质上就是一个空气压缩机它的结构偠比涡轮复杂的多,因此制造和维修成本都很昂贵所以我们大多都是在豪华车上看到机械增压的身影。

第二、 增压的同时也在消耗发动機动力给进气增压的本意是提升发动机的热效率,机械增压最大的缺点就在于它在提升效率的同时也在消耗发动机动力。不仅如此發动机转速越高,消耗的动力也就越大所以往往在高转速的时候,提高动力的效果就不那么明显了

综上所述,涡轮增压和机械增压完铨是两个物种各有优缺点,不能直接对比好坏前者的优势在于高转速时的表现,后者的优势则体现在低转速区间所以在不考虑成本嘚前提下,选择一台同时拥有两种增压系统的发动机那就很完美了比如在奔驰S600、宝马750等多款车型上都能找到双增压发动机。这就好比伱在猫的高冷和狗的互动之间难以取舍,那就同时养一只猫和一条狗吧

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参考资料

 

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