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汽车的零件成千上万,汽车技术也不断更新换代,对消费者而言难免会有些部件分不清楚,或者混淆一些概念。譬如在涡轮增压发动机上,有时我们会希望提升涡轮的增压值,以此获得更大的爆发力,但另一方面这又会涉及涡轮延迟现象。

那么,这两个“矛盾体”是怎么在涡轮增压发动机上取得平衡呢?

涡轮增压的“死穴”

在此之前,首先要了解涡轮增压发动机是如何工作的。就像撸串时,烧烤师傅为了让肉熟得快一点,让火烧得旺一些,扇子就得不停的扇,这和涡轮增压是一个道理,想让动力更猛,就得让更多的油参与燃烧,涡轮增压就相当于那个扇子,不停的给发动机加入更加多的空气。

涡轮增压是通过发动机排出的废气,冲击涡轮叶片旋转来带动进气一侧的压气机,提升进气压力,从而提升喷油。如图中红色是被废气吹动的涡轮,右边同轴相连的是压缩机轮。当废气带动涡轮转动时,压气机也跟着转动,当它的转速突破某一个数值时,空气压力大于大气压力,才开始将新鲜空气推进发动机中。

而增压值就是指压气机的空气压力值,因为压气机本身具有压缩空气的能力,所以增压值会有正负的变化,当空气压力小于大气压力时,增压值是负压状态;随着发动机转速的提高,空气压力逐渐追上大气压力,增压值也会慢慢由负转正。

对于两个排量和结构的发动机,增压值越大,压气机给发动机打进的空气越多,相同的转速下会产生更大的动力输出。不过增压值也并非无止尽的提高,而是受到发动机的强度和涡轮自身特性,稳定地控制在一定的范围内。

这就涉及到涡轮增压器上另一个重要参数A/R值,它是指压气机壳体和涡轮壳体的几何特性数字,R代表半径,为涡轮轴承中心到压气机出风口的横截面中心距离,A代表区域,为压气机壳体的出风口对应以上中心店所在的横截面积,而两者的比例就是A/R值。

A/R值分为压气A/R和涡轮A/R值,对涡轮性能而言排气端的涡轮A/R值更为重要。涡轮A/R值越小,即涡轮在低转速区域的增压反应越快,涡轮能在较低的转速区域就取得接近峰值的增压,因此低速提速下基本没有涡轮延迟的感觉,但是高转速时则会产生较大的排气背压,限制发动机的功率提高,导致高速提供的增压压力显得不足,会有高速无力的感觉,属于低速扭力型涡轮。

与之相对,涡轮A/R值越大,涡轮在低转速区域的增压反应越差,低速时涡轮延迟明显,不过却能换来高转速区域更为强大的动力,属于高速大出力涡轮。按照一般理解,涡轮A/R值越大,涡轮起压点越高,涡轮增压发动机延迟越明显。但其实涡轮延迟具体是指增压值由负压达到正压状态所需时间,起压点高对涡轮延迟有一定影响,但不是唯一决定因素。

目前,大部分涡轮增压发动机在得到比自然吸气发动机更大动力的同时,都尽可能减少涡轮的惯性,将涡轮延迟降到最低,争取让其发力接近自然吸气的线性表现。譬如最近特别火的小涡轮增压发动机,更小更轻的涡轮叶片在少量废气的推动下,就能加速和增压。而赛车和改装车往往采用特大号的涡轮来增加马力,为了减少涡轮延迟,采用电控涡轮、偏时点火技术等手段,让车子在低速时也能维持涡轮叶片的转速,即拥有涡轮增压的大马力,同时拥有接近自然吸气的顺畅。

幕后玩家——变速箱

除了涡轮增压发动机上各种降低涡轮惯性的技术,变速箱对涡轮延迟现象也有莫大的关系。

在驾驶过程中变速箱充当“军师”的角色,具有动力分配的能力,可以把发动机扭矩分为离合器扭矩和惯性扭矩,两者相互制衡。因此发动机的扭矩一部分要克服飞轮惯性来提升转速,另一部分则传递到离合器或者液力变矩器来推动车辆行驶。

对于不同特性的车型,工程师将会对变速箱进行不同的调教。如果追求换挡速度,则需要更大的惯性扭矩,离合器的扭矩就会相对更小,这时急加速会让你感到更强烈的扭矩中断,虽然有明显推背感,但影响换挡舒适性。反之追求换挡平顺性,那么离合器扭矩就会更大,换挡速度较慢,延迟现象会更加明显。

目前大部分自动变速箱,在驾驶者踩油门加速时会优先降一档,保持动力连续性的同时,又有足够多的扭矩用于提升发动机转速,此时高转速所带来的废气会带动压气机转动,以此获取更大动力迅速完成换挡,减少涡轮延迟现象。此外,变速箱与发动机电脑协同匹配,在收踩油门时,通过控制涡轮增压器的气压阀开度和增压值,优化整套动力系统的流畅性和动力需求。

由此可见,起压点高并不是涡轮延迟的决定性因素,重点是看增压值由负压达到正压状态所需时间。除了涡轮增压器本身属性外,变速箱的逻辑对这种延迟现象也有很大的影响。

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