高溫是渦輪增壓器的殺手

發(fā)布日期：2023-08-22 00:00 來(lái)源：http://tzxyw.cn 點(diǎn)擊：

渦輪增壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不消耗發(fā)動(dòng)機(jī)自身的功率、增壓值高，這些因素導(dǎo)致渦輪增壓具備強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)渦輪增壓的原理使其具備一個(gè)較大的隱患：高溫。也正是這個(gè)隱患導(dǎo)致渦輪增壓遲遲沒(méi)有進(jìn)入民用領(lǐng)域。

熱量的來(lái)源有幾個(gè)方面。第一是廢氣溫度、前面我們講過(guò)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度在全負(fù)荷工作時(shí)能夠達(dá)到750-900度，在一般工作狀態(tài)下也有將近700度。這些廢氣在推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中自身會(huì)降溫，這個(gè)溫度跑去哪呢?就是被渦輪葉片所吸收了。

其次，連接渦輪和葉輪的轉(zhuǎn)軸以十多萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸和軸承之間的摩擦就會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。最后，進(jìn)氣葉輪不斷地吸入空氣，壓縮空氣，自身的溫度也會(huì)升高。這些因素加起來(lái)，使整個(gè)渦輪增壓器處于“熱火”之中。

高溫導(dǎo)致的渦輪失效主要在于渦輪葉片變形燒蝕、轉(zhuǎn)軸拉傷失效。多年來(lái)工程師為了對(duì)付這個(gè)問(wèn)題想出了各種方法，概括來(lái)說(shuō)無(wú)非就是兩種：使用更耐熱的材料和采用更有效的降溫方法
渦輪增壓真的有“遲滯”嗎？

“渦輪遲滯”曾經(jīng)是較為用戶(hù)詬病的缺點(diǎn)。所謂的遲滯是我們踩下油門(mén)踏板那一刻，到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)功率所需要的時(shí)間。實(shí)際上所有的發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)存在這個(gè)遲滯，只是多少而已。因?yàn)槿绻屑?xì)感覺(jué)的話，都可以感覺(jué)出來(lái)。我們?cè)诓认掠烷T(mén)踏板的瞬間，發(fā)動(dòng)機(jī)需要吸入更多的空氣、調(diào)整噴油量，這些都需要時(shí)間。

因?yàn)樵缙诘臏u輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在“遲滯”方面表現(xiàn)突出，因?yàn)楸粡V為認(rèn)知。那么渦輪的遲滯是從哪里來(lái)的呢?一是渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性、要將其加速需要時(shí)間；二是轉(zhuǎn)軸和軸承之間的摩擦；最后就是因?yàn)槿~輪攪動(dòng)空氣所形成的阻力了。在這三個(gè)因素里，葉輪攪動(dòng)空氣所產(chǎn)生的阻力是較為主要的。正是因?yàn)檎麄€(gè)渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提升需要時(shí)間，葉輪越大，增壓值越大，所需要的加速時(shí)間就越長(zhǎng)，形成的“遲滯”就越明顯。
改善渦輪遲滯的方法有很多，一方面可以借助直噴技術(shù)，間接提升低速時(shí)的扭矩特性，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，增加廢氣能量推動(dòng)渦輪，減少渦輪遲滯。另一方面，可以通過(guò)減少增壓值，減少整個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子的尺寸和重量，一方面可以減少慣性和摩擦，更為重要的是減少了葉輪阻力。

早期的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)由于沒(méi)有直噴的幫助，加上為了追求性能而采用高增壓大渦輪，遲滯現(xiàn)象相當(dāng)明顯?，F(xiàn)在的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用直噴技術(shù)，另外采用低增壓技術(shù)，渦輪遲滯現(xiàn)象已經(jīng)得到很大改善，在日常普通駕駛幾乎難以察覺(jué)，唯有在急加速時(shí)方能有所察覺(jué)，但這種遲滯現(xiàn)象和自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在加速時(shí)的動(dòng)力提升緩慢又有多大區(qū)別呢?（除非你開(kāi)大排量自然吸氣）目前的低增壓直噴渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的“遲滯”現(xiàn)象根本不能和早期的高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，只不過(guò)由于遲滯的說(shuō)法已經(jīng)存在多年，先入為主而已。

渦輪增壓器