汽车涡轮增压通常是在什么状态下介入工作的?

人们经常提到这样的名词“涡轮介入”,比如说一台发动机最大扭矩转速为1700-4000,那么很多人就会说涡轮在1700转介入。其实这是错误的观点。今天就来详细分析一下这个问题。

假如现在有一辆涡轮增压车,发动机最大扭矩转速为1500-3500,我们就来看看从小油门起步到快速提速的过程中涡轮增压器是怎样运动的。

发动机启动后进入怠速,这时候废气很少,不足以满足增压器正常工作,所以增压器上的废气旁通阀打开让废气从这里直接进入排气管中。这时候的发动机其实就是一个自然吸气发动机。但是旁通阀就在涡轮叶片旁边,所以即便旁通阀完全打开了也会有部分废气会推动涡轮叶片转动。

假设车停在下坡路,这时候我们轻踩油门起步,因为发动机几乎不需要出力就可以保证起步,ECU认为不需要增压,因为增压必然会带来更大的喷油量,所以这时候涡轮旁通阀依然全部打开,还是相当于自吸。当我们继续轻踩油门让车速继续提高,挡位不变,这时候发动机动力更大,但是汽车依然不需要这么多动力,ECU还是会认为动力足够,不需要增压,所以这时候旁通阀继续全开,哪怕你转速都达到2000了ECU依然不打算让涡轮工作。只是这时候废气量更大,涡轮可能自己转的更快。

接下来就开始看看涡轮什么时候工作了,假如我们把车停在平地,来一个地板油加速,当你把油门踩到底时汽车开始向前冲,这时候ECU知道是时候让增压器表演真正的技术了,立刻把旁通阀完全关闭,发动机从怠速开始匀速往上提升转速,增压器也随着废气量的增加而加快旋转。即使发动机转速没到1500转涡轮增压器也在给发动机提供增压。

综合以上内容可以得出这样的结论:只要发动机在运行增压器就会转,只是转速很低,形不成有效增压压力。当你不需要很多动力时增压器也不参与工作,为的是节油。当你需要更多动力时ECU会根据动力需求去调节节气门开度和废气旁通阀的开度给发动机不同的增压值,以获得需要的动力。

而平时一些人所谓的涡轮介入转速其实是不严谨的,容易让人们误以为达到最大扭矩转速时涡轮才工作,其实并非如此,你需要更多动力时哪怕转速只有1000涡轮也会给你增压的,只不过想要输出最大扭矩必须有足够的废气量保证增压压力,而最大扭矩转速刚好能满足这个废气量而已。总的来说你油门踏板的深度和速度决定了你的加速需求,而ECU会根据你的需求计算需要多少动力,然后控制节气门和旁通阀开关来提供相应的增压压力从而使发动机输出需要的动力。

现在带涡轮增压的车型是越来越多了,涡轮增压发动机可以将排量做得非常小,而且还可以拥有更低的油耗,并且还极大降低了生产成本,所以很多车型都开始选择涡轮增压发动机。不过也有人问了,涡轮增压通常在什么状态下介入工作的?笔者就在文中做个解答。

首先了解一下何为涡轮。涡轮本质上是一个空气压缩机,整个原理非常简单,就是利用发动机产生的废气带动涡轮驱动从而带动另一侧的涡轮旋转,这样的话气缸内的压力就有所增加,便可以提升燃烧的效率,所以同等排量下,涡轮增压发动机可以比自然吸气发动机产生更大的动力。所以自然吸气发动机是“吸”进空气,而涡轮增压发动机则是“打进”空气。

而在低速或者是怠速的情况下,涡轮增压发动机“打进”的空气还不够发动机正常燃烧所需要的空气,所以说这时候的涡轮增压发动机就同自然吸气发动机一样,采用的是“吸”进空气的方式,而不是“打进”空气的方式,这就是涡轮增压发动机不介入的时期。随着发动机转速的上升,这时候涡轮增压器吸进的空气就大于发动机正常燃烧所需要的空气了,那么发动机在同等转速的条件下,就可以燃烧得更加充分,这时候就是“涡轮介入期”了。同时这时候进气管内由吸气变成打气,由负压变成正压的时候,也就是大家所熟悉的“涡轮迟滞”。同时需要注意的是,不同的涡轮增压发动机介入工作的转速也是不同的,有些是1000rpm,有些则是2000rpm。

涡轮增压发动机确实有着自己独特的优势,而当涡轮介入之后,驾驶者也可以感受到更为强劲的动力输出。

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对于涡轮增压发动机,我们会看到发动机的最大扭矩参数,比如发动机最大扭矩转速为1800-3500rpm!这个意思是发动机在超过1800rpm时达到最大扭矩,所有的涡轮增压发动机,如果你超车加速,发动机转速都要超过这个值,主要是为了充分利用涡轮增压发动机最大扭矩区间,实现车辆快速加速!

但是不同的发动机最大扭矩转速区间不一样,有的涡轮增压发动机标的可能是2000-4500rpm,这个个涡轮大小有关系,有的涡轮太大,惯量也就大,涡轮转速提升时间会有延迟,反映到发动机上面,发动机动力也就会有延迟!一般的汽车,我们都一样涡轮介入的越早越好,这样不容易造成涡轮迟滞,即使在低转速区间1000-1500rpm,发动机扭矩也很高!

但是涡轮介入到发挥出最大扭矩点是需要时间的,现在不同的涡轮介入转速也不一样,但涡轮介入也要在1000rpm以上,但是这时候涡轮转速很低,很难发挥出涡轮的功能,实现快速增压目的,如果进气压力低的情况,涡轮发动机动力也就相当于同等自吸发动机,所以你会看到涡轮增压发动机在低转速区间没劲儿~

现在大部分车企都在做小排量涡轮增压发动机,涡轮介入转速只能越来越小,否则发动机再低速行驶时,动力不足,驾驶感不好!

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不存在涡轮介入、不介入的说法,实际上涡轮系统是否投入工作,主要看进歧歧管的压力,进气歧管压力为正压时,涡轮系统处于工作状态、歧管压力为负压时(类似自然吸气工况),涡轮系统处于非工作状态,当然此时的涡轮叶片依然在保持运转,但无法令歧管起正压,所以此时的涡轮回事个随动装置,虽然在转,但等同于白转。。。

非要形容涡轮增压在什么时候起正压,简单点水就是在于对动力的需求(发动机负荷),有动力需求,1000转也可起正压(延迟之类的另说,与歧管起压两码事),比如地板油状态下1000转歧管就可能是正压(具体也看什么类型的涡轮),无动力需求,5000转歧管也起不来正压,比如空挡怠速地板油,即便把转速踩到5000转,歧管压力还是负的;有条件的朋友可以给自己的涡轮车加一块涡轮压力表,有些问题就能一目了然了。。。

关于涡轮增压的误区

如上图所示,很多朋友把上图的1800-5500转速误以为是涡轮的介入转速(其实不叫介入而叫涡轮起正压),实际上这个转速区间所代表的只是地板油状态下、当转速处于1800-5500转之间时,该涡轮增压发动机可以输出最大扭矩(而这个转速区间就是涡轮增压发动机的特性—扭矩输出平原化),实际上涡轮起压的转速比这个要找的多,只不过这个转速区间涡轮起压为最大值(前提是地板油),这里面要区分涡轮起压起压最大值,涡轮起压不一定就是最大值对吧?这个道理是很简单的。。。

所以别再误认为这个最大扭矩平原区间转速是什么介入转速了,这个转速区间谨代表在地板油时可以释放最大扭矩,但非最大扭矩的时候涡轮还是可以起压、所以真正的起压转速要比这个低,只不过非最大压罢了;实际上现在涡轮增压器的惯量都很小(买菜车用不着大惯量涡轮),所以起压转速很低,因为无需太多的废气去推动它,并不像几十年前的突贯性涡轮那样,需要憋几千的转速突然增压(转速低严重迟滞、转速高打鸡血),而现在的涡轮系统发动机启动就旋转、有需求就起正压(进、排气端旁通阀一关,歧管压力就上来了,只不过就是压力大、小的问题)。。。

涡轮起正压的条件

上文已经提到,涡轮系统工作不看涡轮是否在转,而是在于进气歧管的压力是否为正,决定涡轮是否起正压的条件在于对扭矩的需求、油门的控制,并不是说到了多少转、涡轮系统就非得起正压,涡轮起压并不一定都是好事,有动力需求、起正压,可以更快的释放动力;无动力需求,比如匀速行驶中,涡轮起正压的后果就是进气量大、喷油量多,造成油耗的大幅度提高,所以涡轮增压系统只是在我们有需求的时候帮助动力的提升,无动力需求时它无需帮忙。。。

当我们开车时,突然想加速,那么猛然深踩油门,即便瞬时转速只有1000转出头,涡轮增压器也会起正压,当我们无动力需求,漫无目的缓踩油门拉转速,即便把转速拉到2000转,涡轮依然不起正压,因为系统判断我们没有对动力的需求,所以即便转速很高,但进、排气端旁通阀全开,进气歧管也就无法形成压力,而此时歧管压力是负的!所以涡轮增压系统是否起正压,与转速有关、也无关,重点在于对扭矩的需求,无扭矩需求转速再高、涡轮系统也不会起正压,就好比上文那个例子,空挡怠速拉5000转,涡轮转的飞快、但歧管压力依然是负的。。。

当我们以114Km的车速匀速行驶的时候,对功率需求很低,拿我们的民用车来说,当车辆保持114Km匀速行驶时,对功率的需求只有20千瓦左右,所以这个时候仅靠发动机自然吸气状态足以维持匀速,所以这个时候就无需涡轮系统起正压,还是那句话涡轮起正压带来动力的同时、也带来油耗!如上图所示,发动机转速在4000转左右,而压力表显示歧管压力依然为负压(歧管压力为负时,涡轮系统等同于未工作状态),如果上面那幅图看不清,可以通过下图来对照,上图指针位置在零以下,所以歧管压力为负,这下好理解了吧?如果对扭矩无需求,即便转速拉到4000转,涡轮也依然不会起正压,当然也要根据实发动机、实际车速来决定,有的车子重、动力小,维持114Km的时速可能都高负荷了,所以涡轮也有可能进入起正压状态,这个需要具体分析。。。

总而言之,涡轮增压系统的起正压(介入)的条件在于对扭矩的需求,比如我们需要动力进行加速、超车、爬坡的时候,涡轮起不起正压与转速有关、也无关,重点还是看是否对动力有需求,还是那句话对动力有需求,地板油一千转起正压;对动力无需求,地板油五千转还是负压(空档怠速的时候),所以不必太刻意研究涡轮系统什么时候起正压,当你对动力有需求的时候,它一定会起正压,即便发动机转速很低。。。

2021-11-11

2021-11-11