相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

【迟滞】是对涡轮增压器最大的误解

“涡轮增压器迟滞,机械增压器零迟滞,所以后者更好”

这个说法对吗?

一般观点认为是对的,但事实确实大错特错。什么是迟滞?对于增压器而言就是指“什么时候开始增压”,比如某台发动机的最大扭矩参数为300N·m(1500~4500rpm),它的增压器就是“从1500rpm”开始运转,在此之前都不转动;那么如果是400N·m(2750~4250rpm),这台发动机难道就是在800~2750rpm区间都不运转,到2750转的这一瞬间忽然达到每分钟数万甚至十余万转以实现最大扭矩吗?很显然这是扯淡呢。参考下图。

涡轮增压器其实说来感觉“高大上”,实际理解为“气动鼓风机”就行——自然吸气发动机安装增压器的时候会改变排气歧管,歧管会先连接增压器的涡轮再连接排气系统;这种发动机在运行时会产生每分钟数百升的尾气,在狭窄的进气歧管里会产生非常强的气流。气流经过涡轮就会吹动使其运转,多强的气流才能使其运转呢?

大致标准为:

  • 900rpm
  • 1000rpm
  • 1100rpm

这是最常见的三个标准,对应的怠速基本都是800rpm。也就是说增压器只是在怠速的时候不运转,这样的设定是对的,因怠速也要增压则会提升怠速时的温度和压力,这会一定程度的影响发动机的使用寿命。而稍微触碰油门就会让发动机的怠速转速瞬间升高很多,过程中就能让尾气开始启动增压器涡轮运转。

「线性增压」并不是只有机械增压器才能实现,以上述300N·m(1500~4500rpm)为参考,在起步瞬间的900-1500rpm区间内,涡轮转速就是线性提升,对应线性提升的是增压压力、也就是扭矩。在1500转以内为扭矩和转速同步提升,在1500-4500转区间为扭矩不变、依靠转速的线性升高提升输出功率和马力,超过4500转为扭矩线性下降、功率依靠转速的持续线性拉升而升高,三个阶段的衔接是很顺畅的,不存在迟滞和突兀的问题。

感觉到涡轮增压发动机突兀无非是把“高性能”理解为突兀,比如3.0L-V6发动机的最大扭矩也是300N·m,和1.5T相当,但是自吸发动机的300N·m要到平均4000转这一瞬间才能爆发,在此之前的扭矩是线性增长的,说白了就是会弱很多。这些发动机看似排量大但性能弱,低转速区间因扭矩低而非常弱;反之涡轮增压发动机实现了中低转速区间直接达到最大扭矩并不变,动力感受就会好得多了。

再参考400N·m(2750~4250rpm)这台发动机(真实存在但已停用),它的涡轮增压器介入转速是1100转,在1100-2750转区间为增压压力和扭矩的线性增长,过程自然也是很平顺的。至于到2750转才让涡轮增压器达到最高转速也不是因为增压器做不到1500甚至1250转即达到最高转速,而是刻意将其打造为类似于自然吸气发动机的动力曲线,这是一种“情怀设定”。当然也有避免在过宽的转速区间内维持最大扭矩而导致发动机使用寿命缩减的考量,不过核心还是技术水平达不到。

这就是涡轮增压发动机的特点,它并不迟滞。(下图超过1000转对应扭矩超过200N·m,2.0四千转也只是这个标准,这是台2.0T发动机的动力曲线,不增压可能做到吗?)

机械增压发动机同样不迟滞,但做不到高效率和高强度增压

机械增压器通过皮带连接发动机的曲轴带轮,以转动的曲轴带动运转;这种设定当然会是线性的,因为曲轴转速的提升会绝对线性,增压压力的增长也就不例外了。但是量产代步车的转速都很低,汽油机能真正达到7000转而不断油保护的选项都是极少的;那么依靠放大曲轴转速的机械增压器,它的极限转速又能有多高呢?

这种增压器的转速普遍偏低,增压效果远不如涡轮增压器;比如3.0T的涡轮增压机可以超过500N·m,3.0S机械增压机普遍在400-450N·m区间,动力的悬殊过大决定了机械增压器必然是非主流。

重点:曲轴升高转速机械增压器也才能同步升高转速,曲轴转速足够高增压器转速才能足够高;所以这种增压器实现最高转速对应的发动机转速都是很高的,比如某英系车使用的3.0S发动机最大扭矩转速区间仅为4500-5000rpm,是不是很差呢?

低转速区间实现不了最大扭矩,动力就会偏差一些,想要理想的动力就只能拉升转速,耗油量则会高一些;这就是为什么机械增压器会被涡轮增压器取代的原因,是不是很简单。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

机械增压并没有被淘汰,只不过技术达到瓶颈,涡轮增压技术一直在进步!

机械增压和涡轮增压实际上的目的是相同的,那就是“增压”,只不过两个增压的实现途径是不一样的,下面为大家分析一下优缺点:

机械增压:

动力来自发动机本身曲轴的旋转,曲轴带动附件皮带,带动机械增压器,将空气压入燃烧室,也就是说,只要发动机运转,增压效果是一直存在的,而且随着发动机运转的速度,增压效果持续增加,这种增压效果十分线性,没有迟滞感觉,但是当发动机转数达到一定程度以后,增压效果下降,也就是说,在中低速时,机械增压效果很好,但是在发动机高转数时,增压效果不明显。由于动力来自于发动机曲轴,因此,对发动机的低扭还是有一定的影响,因此,一般适用于物理排量在2.5L以上的发动机,机械增压的优点是温度低,维护和正常的自然吸气发动机一样简单。

涡轮增压:

涡轮增压的动力来自发动机尾气推动,由于在发动机低速转动时,尾气的推力不足,加上早期普遍采用“大惯量”涡轮,因此,涡轮转数提升缓慢,一般需要发动机转数提升到一定程度以后才能够达到正压的压力,早期的涡轮增压发动机一般在1800转以后才能够达到正压,而在涡轮正压以前,动力输出只相当于同排量的自然吸气发动机。现代的涡轮增压器普遍采用小惯量涡轮,涡轮惯性小,重量轻,发动机转数达到1100转左右就可以推动了,因此,采用这种设计的涡轮增压发动机一般感受不到涡轮的迟滞现象。

涡轮增压技术一直在进步,实际上采用机械还是涡轮只是取舍!

从早期的大惯量,到现在的小惯量,涡轮的加工工艺和设计理念逐渐成熟,但是大惯量涡轮也并不是一无是处,涡轮惯量越大,增压效果越明显,涡轮惯量越小,增压效果越低,小惯量涡轮在1100转正压,发动机到达4000转以后,增压效果减弱了,这对于一些性能车来说,特别是2.0T排量的性能车来说是一个缺点,于是人们就采取了“双涡轮增压的方式,接力增压”,实际上就是当发动机转数提升到一定程度以后,切换到大惯量涡轮去增压,可以实现在4000转以后测持续增压。因此,这种设计往往可以更大的压榨发动机的动力,用较小的物理排量实现较大的动力输出。

实际上,随着发动机技术的不断完善,更多的玩法逐渐出现,机械增压+涡轮增压

涡轮增压+涡轮增压、电动涡轮+涡轮增压,种种匹配层出不穷,就像我开头说的,这些匹配的最终目的只有一个,就是“增加进气压力、增大进气量”,或者说最终目的是在整个发动机转数区间,持续不断的、全区间的增加进气压力,增大进气量。

没有过时的技术,只有不同的取舍!

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相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

因为涡轮增压的效率比机械增压高啊。

涡轮增压是利用发动机高速排出的废气吹动涡轮旋转,带动叶轮给进气管压气,增加发动机的进气量。发动机本来就是要排出废气的,涡轮增压只是把以前浪费掉的这点排气动能利用起来而已。

机械增压是通过齿轮和皮带,让发动机本身带动叶轮压气,压气的过程中消耗了发动机的动力。

先说观点,涡轮已经成为大势,中间不排除会继续出现创驰蓝天,这种让人眼前一亮的作品,但不会对大趋势造成影响。连宝马、法拉利、本田都开始以涡轮发动机作为主打,自吸阵型就剩下丰田和马自达。丰田其实只能算是个骑墙派,已经用2.0T替代了很多款自吸动力,例如雷克萨斯里就有一堆的200t。丰田并非不想更大面积铺涡轮,而是情况尴尬,2.0T嫌过猛,1.2T又嫌太小。反观本田1.5T,放在A级车上能言之澎湃,放在B级车上能言之轻快,可谓大小通吃。

除了排量税,以及排放法规上的优势之外,涡轮发动机提升动力比自吸容易得多。从20万的B级车,到100万多的D级车,一副2.0T就能全部搞定。像宝马7系、奥迪Q7、沃尔沃XC90、捷豹XJ这些大车,入门型号就是2.0T。撇除那些想当然的偏见,其实它们动力真的不差。首先是这些车大幅轻量化,更重要是涡轮容易榨动力。刷ECU或用更大号的涡轮,动力就能大幅飞跃。玩改装车的人最清楚,涡轮车提升动力比自吸车容易得多,当年GT-R R34、三菱EVO这些涡轮车,只要气缸、活塞这些受得了,刷到过千匹马力根本不是问题。不说太远,就拿20万B级车来说,马自达阿特兹2.5L目前毫无疑问是同级自吸之王,可是0-100km/h加速时间依然不是2.0T车型的对手。如果动力像水果论“斤”来称的话,在“涡轮商店”里,马力要比“自吸商店”便宜得多,对于买家来说,也是件好事。

好了,有人会拿Turbo lag来批评涡轮发动机。什么低转完全没力,一到某个转速就突然爆发,突兀得让人难以驾驭,这种描述其实是对应十多年前的涡轮车。当然啦,现在部分二三线自主车,由于发动机技术老旧,还可以让你重温这种上世纪的感受。最典型是经典版哈弗H6 1.5T,涡轮介入前的动力真是弱到跑不动,手动挡非常容易开到熄火。涡轮发动机先天确实有迟滞问题,但厂商后天补偿动作很多,例如降低涡轮惰性、双涡管优化气流、调整喷油和点火时间,这些很多技术大神已经详细分析了,不敢在这里班门弄斧。重要环节还有变速箱,有时遇上加速迟缓,真说不清是变速箱还是涡轮本身的原因。现在涡轮的脾性被藏得很深,平常心去开,其实是感觉不出来。细致发掘的话,涡轮车一般油门响应没自吸车快,右脚轻轻印油门,涡轮车的加速不一定对这种细微动作有所反应。另外,涡轮车加速缺乏渐进感。渐进感说得有点虚,回归现实,就是在路上连贯地爬头超车。自吸车很容易用油门深度来调节自己跟前后车的相对距离,很准确地打横平移入旁边的车流缝隙。涡轮车就很难准确调整发力,过程变成先找准车流缝隙,然后踩油门,车如炮弹般弹去目标位置,过程是先瞄准后发射,不像自吸车那样边加速边调整。可以说,自吸车是横着来钻车流空隙,涡轮车则是斜插进空隙。当然啦,不同涡轮车之间,上述症状轻重区别很大,部分涡轮车甚至很难找出破绽。

同样是10秒破百的加速表现,涡轮车开起来,动力主观上要比自吸强。这个就是经常说的扭矩曲线,涡轮有扭矩平原,大扭矩一般在2000-4500转持续输出。自吸则要攀到高转才会有最大扭矩,而且就像男人快感那样,只有那么窄的范围。涡轮车能在80%的情况下,让你享受到最大扭矩,而自吸能让你感受到的时间不过10%。对于小排量车来说,涡轮驾驶感绝对更好,尽管自吸在响应上有优势,但响应后的动力很绵弱,就像给大象脚板挠痒一样,什么感觉都没有。只有排量达到一定程度,才能体会自吸那种渐入佳境的美妙。最美妙当然是排量超过3.0L的自吸,可惜这类发动机近乎绝迹。再有就是有大神提到,涡轮的高效率区间比自吸要宽。涡轮确实更容易在加速和油耗,取得两头皆尖的结果。

比大排量更极端的讨论领域,就是超跑。由于基础动力本来就很强,超跑不难解决迟滞之类的问题。涡轮超跑真正的问题,在于声音。出气被堵着,等于一个人鼻塞,唱歌自然不好听。最典型是法拉利从458到488,声音响度还是有,但已经失去那种听着让人浑身瘙痒的高频音。包括我最近试的迈凯轮570GT,声音确实大,但真的没什么层次可言,听多了还会觉得烦。不过话说回来,车迷属于人数少,但声音大的群体,容易制造假象。车迷对涡轮百般批判,但其实涡轮带来的好处,远大于坏处。关键在于,涡轮的缺点不断被削弱,甚至部分厂商推出了电涡轮,涡轮迟滞的问题可以从源头上根治。涡轮和自吸争了那么多年,涡轮虽然大面积取得胜利,但有点螳螂捕蝉黄雀在后的感觉,这只黄雀无疑是新能源车……

相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

在回答这个问题之前,先请大家去思考一个问题,汽车工业的发展从初始的自然吸气逐渐向增压车型过渡,选择增压的目的到底是为了什么?答案就是降低排量、增加马力,这两点就是选择增压路线的核心意义!机械增压对马力的提升有限,提升个30%、40%就已经达到极限了,而涡轮增压将马力提升个100%易如反掌,更有甚者提高300%、400%也不是什么难事,只要肯花钱。。。一款2.0L涡轮增压把马力拉升到400P很容易做到,上世纪90年代日本民间改装作坊都能做到!而一款2.0L的机械增压即使是现在连300P(双增压不算)!选择增压就是为了增加马力,增加马力就是它的最核心优点,机械增压对马力提升有限,核心优点都没了,其余的什么线性啊、迟滞方面的优势就显得有些空白了!增压的本职工作就是增加更多的马力,机械增压对马力提升有限就等于连本职工作都没做好,它怎么可能比涡轮增压发展的好?当然机械增压并未淘汰,未来可能会有很多小排量的“双增压”车出现,但肯定不是普通百姓能玩的起的!

增压是往复式活塞发动机的一种辅助装置,通过增加发动机的进气压力以提到其中的氧气含量,从而突破自然进气发动机由于大气压力所限的进气量以帮助发动机内的燃料能够更加充分的燃烧,使燃料得到更加充分的利用,在使用相同的燃油的同时,发出更多的动力并减少了尾气的排放。

机械增压:通过传动装置直接使用发动机曲轴的动力输出带动叶片增压,增加燃烧室内的进气压力!与涡轮增压相比较,它不需要涡轮增压理想工作时的理想转速(理想转速主要看用多大的涡轮,可高、可低),它只要是发动机转动,它就直接进入了理想工作状态!所以在中低转速的时候,机械增压对动力的提升非常明显,而且很自然不突兀!但机械增压的叶片驱动是靠发动机的曲轴,简单点理解就是抢走了发动机的力量,低转速下这种被抢对发动机的影响不大,等到了高转速区间,发动机本身的负荷就增加了不少,机械增压再抢走一部分力量无疑是等于持续增加了发动机的负荷,所以就损耗了发动机的输出功率,在中高转速时尤其明显,会损耗较多的动力输出,所以机械增压对马力提升有限!机械增压就好比有成本本的买卖,转速越高、成本越大,高到一定程度就形成了“本利平”,也就没法继续赚取财富了,而如果车子本身的排量小就如同本钱少一样,更经不起折腾了,所以机械增压对小排量发动机的动力提升有限,因为小排量发动机本身的功率就低,扛不住机械增压叶片的打劫!涡轮增压:涡轮增压的原理是靠废气驱动涡轮叶片,废气本身是没有价值的!如果是按照上面鄙人举的那个例子,废气驱动涡轮叶片就等于是无本的买卖,反正废气也是废的,用废气辅助涡轮驱动帮助发动机多做功无疑是变废为宝,其实在投入、收益的角度上看,涡轮增压已经比机械增压强了!涡轮增压在原理上使用了发动机排出的压力较高、温度较高的废气驱动涡轮叶片旋转,带动位于进气段的叶片旋转,从而压缩吸入的空气增加进气压力。涡轮虽然由废气推动,但是其达到理想的工作状态是需要足够的废气量决定(理想工作状态由介入转速决定,其实在介入转速之前涡轮也在转,但叶片转速不够,压入燃烧室的空气压力也不够,效果不行),发动机转速不够就不能提供足够的废气让涡轮产生压缩空气(空气不行必须是压缩的),所以在发动机达到产生足够的可以让涡轮理想工作的废气量时的转速就叫涡轮的“介入转速”,而在发动机达到这个转速之前所消耗的时间就叫“迟滞期”!不过现在的涡轮越做越小,理想工作转速也逐渐越来越低,过去的赛车涡轮往往在3、4千转才能理想工作,而现一些品牌的涡轮增压发动机1千多转就可以让涡轮理想工作!如果要将发动机拉到3、4千转的时间会令您感受到,那么轻踩油门一下就过1千转这一瞬间会令您感到涡轮迟滞么?谁的车不是一碰就过1千转?过一千转涡轮就达到理想状态,介入的早了,迟滞也就越发的不明显了,不是消失了,只是您感受不到了!总而言之要说机械增压的优点好于涡轮增压至少得把时间轴拉回到至少15年前,那时候的民用涡轮增压成熟,介入转速也高,迟滞感很明显,突兀的一介入如打鸡血一般,这其实都是由于大号涡轮对介入转速要求高而产生的后遗症!而如今的小惯量涡轮对发动机转速要求极低,虽然对功率提升有限,却也保证了扭矩的输出足够宽泛,也掩饰住了迟滞感!所以当今的机械增压对比涡轮增压已然不具有无迟滞以及线性的优势了!况且机械增压连自己的本职工作都没做好,对马力提升太少才是其最大的缺点,这就叫“一缺毁千优”!!!

相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

任何技术的优缺点都有辩证地看待。从题主的角度看,您可能比较关心响应即时性的问题,也就是动力提升是否“线性”的问题,但机械也有一些劣势,更重要的是,它很难适应各国日益严苛的汽车节能减排政策。

机械增压器采用皮带与引擎曲轴皮带盘连接,利用引擎转速来带动机械增压器内部叶片,增压空气得以被送入引擎进气歧管内,由于是与发动机协同工作,所以动力提升更为线性,低扭的表现也会更好。比如奥迪3.0L机械增压发动机表现就很线性。

对比之下,涡轮增压就没这么“机灵”了。涡轮增压都是利用发动机排出的废气来推动涡轮室内的涡轮,涡轮带动同轴的叶轮转动,叶轮压缩输送由空气滤清器管道来的空气,使之增压之后进入气缸。很显然,这一套流程就必然存在反应不及时的问题,所以涡轮增压多多少少会有迟滞。

但涡轮增压能被普及也是有其现实意义的。比如以下几点,机械增压就不如涡轮增压:

1. 机械增压要通过发动机曲轴带动,不同于涡轮增压的废气推动,它会消耗一部分发动机功率。而且机械增之所以十分线性,是因为压力机一直处于运作状态,可以说只要开动起来就在“吃”功率;对于大功率汽车来说,这些损失不是问题,但对动力和油耗斤斤计较的小排量汽车来说就必须重视起来了;

2. 虽然机械增压的结构更简单,但机械增压器一点也不省心。比如要考虑叶片的设计结构和整体的强度,转子和壳体的强度及精度要求也很高。影响机械产品成本的因素无非就是结构、强度和精度,可以说机械增压在这方面是毫无优势的;

3. 接第2点,受机械结构限制,一些小排量的机械增压发动机到了高转速区间(5000rpm以后),动力响应不如涡轮增压有爆发力。所以它并不适合于小排量发动机。

除以上技术原因外,机械增压没落与小排量发动机流行有直接关系,看各国对大排量发动机的税收力度就知道了,大排量汽车销量只会越来越低迷,对应过来,机械增压的市场空间也会被进一步压缩。

而在小排量发动机领域,涡轮增压彻底取代自然吸气已经成为不可阻挡的趋势,就连一向对大排量发动机情有独钟的《沃德十佳发动机》榜单都快挤不下小排量涡轮增压发动机了。例如2017年获奖的10款发动机中,就有7款是涡轮增压发动机(部分发动机是双增压)。

相比之下机械增压的优点好于涡轮增压,为什么机械增压被淘汰,有迟滞的涡轮增压能长存?

看到有很多朋友回答这个问题了,但是大都是讲述工作原理,没有讲正在原因!迫使我来给大家分享一下其原因吧,第一,目前主流汽车配的发动机都是小排量发动机,由于环保和政策,以及形式小排量发动机已经成了未来趋势,全球10佳发动机几乎都是2.0的了!对于小排量发动机来说最好的选择必然是废气涡轮增压,为什么呢?大家都知道机械增压是靠发动机自身的转动来驱动机增叶片转动来提高进气量,从而提高喷油量,以达到动力的提升,也就是说机械增压器工作的时候是需要靠发动机本身的一部分动力来驱动它工作,发动机皮带带动机增的出入轴转动,入轴转动带动叶片转动,皮带带动入轴转动一圈,那么叶片会转9圈,所以还是需要很大的一个动力!如果小排量发动机肯定没无法合理正常工作,本来自身动力就差,还要驱动机增,这样动力就更差!所以一般小排量发动机是不会考虑机增的!而目前世面上基本都是小排量发动机所以大家看到的都是废气涡轮了!而大排量的发动机还是要选择机增的!比如3.0 4.0这些!这样才能发挥机增的作用!

第二点,机增的成本比较昂贵!一般价格都是2万以上!而废气涡轮价格便宜有几千也有几万!第三点,机增的精密程度远高于废气涡轮!刚我说了,入轴转动一圈,叶片是需要转动9圈,是一个非常精密的三轴齿轮!工作的时候转速非常高,所以后期有很多保养和维修!而废气涡轮原理完全不一样

这是一颗6号涡轮,价格是2万多,大家可以清楚的看到,没有皮带带动而是靠废气带动!这样是不会消耗发动机自身动力!之所以大家觉得现在都是废气涡轮,主要是我们国家小排量的汽车太多,所以机械增压才淡出了视线!并非机增不好!也不是因为废气涡轮性能要好过机增,主要是市场需求和使用领域不一样!谢谢!如果还不明白可以留言或者关注一下我们哦!

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