涡轮增压技术全面解析:创新应用与突破特点

涡轮增压技术历经数十年的发展与演变,尽管空气的可压缩特性带来的迟滞问题仍难以完全克服,但得益于各类创新技术的不断涌现,这一难题已被显著缓解,至消费者几乎无感的地步。那么,究竟各大汽车厂商是如何推动涡轮增压发动机至此一阶段的呢?它们又采用了哪些独特策略来应对彼此间的竞争?接下来,让我们一起探寻答案。

1.1 ► 小惯量涡轮增压器技术应用

小惯量涡轮增压器技术备受瞩目。这一技术在上汽的1.0T/1.3T、宝骏1.5T以及广汽传祺1.3T等车型上得到了广泛应用,它们通过优化涡轮设计,有效降低了迟滞现象,进一步提升了涡轮增压发动机的性能

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小惯量涡轮增压器,相较于传统的涡轮增压器,其并无显著的技术突破。它主要是在原有大尺寸、大惯量涡轮的基础上,通过缩小涡轮叶扇的尺寸和质量,使得废气推动涡轮更为轻便、迅速。这一改进有效降低了涡轮的迟滞现象,进而提升了发动机扭力输出的响应速度。过去,由于大排量(3.0L及以上)的涡轮增压发动机在中转速时,小惯量涡轮的增压效能并不理想,因此并未得到广泛应用。然而,随着现今小排量涡轮增压发动机的普及,这种小惯量涡轮增压器终于找到了其发展的舞台。

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目前,国内外各大汽车制造商新推出的小排量涡轮增压发动机,普遍采用了这种轻巧的小惯量涡轮增压器。其主动涡轮端的进排气口直径仅略大于一元硬币,极大地降低了发动机的重量和体积。得益于这种设计,发动机在低至1500转的转速下就能呈现出正压状态,并且能够迅速达到最大扭矩输出状态。

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1.2 ► 可变截面涡轮增压器的应用

可变截面涡轮增压器也是一种值得关注的创新技术。该技术已广泛应用于大众1.5T发动机以及保时捷的水平对置发动机中。通过智能调节涡轮截面的大小,可变截面涡轮增压器能够在不同工况下实现最优的增压效果,进一步提升发动机的性能和效率。

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与传统的涡轮增压器相比,可变截面涡轮增压器独具特色。其导流叶片的角度可智能调节,进而改变涡轮在不同工况下的A/R值。在低转速阶段,废气推力较小,此时导流叶片会关闭,从而缩小废气进入涡轮的截面,进而提升废气推动的压力。而随着转速的升高,导流叶片会逐渐打开,与原有的涡轮叶扇共同作用,既能有效控制涡轮转速,又能提供强劲的增压效果。

这项技术的最新进展体现在保时捷与博格华纳的联合创新——VTG可变截面涡轮增压技术。该技术已广泛融入保时捷的水平对置涡轮增压引擎,诸如718 Tubro和911 Tubro等车型。此外,大众新推出的EA211 1.5T发动机也采用了此项技术,并已在新款高尔夫上亮相。

1.3 ► 双涡管涡轮增压器的设计与应用

另一方面,双涡管涡轮增压器技术也备受瞩目,其应用车型包括宝马2.0T(B48系列)、奔驰2.0T(M133)、通用2.0T(LTG系列)以及丰田2.0T(8AR-FTS)等。

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常用的汽车发动机通常配备四个气缸,这些气缸在排气过程中为涡轮增压系统提供动力。双涡管增压器与单涡管增压器的核心区别在于,它将发动机的排气分成两组:一组位于发动机两侧,另一组位于中间,从而分别驱动增压器的废气涡轮端。这种设计将原本的“四合一”驱动模式转变为“四合二”,使得两组气流能够交互驱动涡轮,进而增强了涡轮的稳定性。通过这种方式,双涡管增压器有效减少了单涡管因气缸气流干扰而导致的涡轮转速响应滞后问题,进而提升了发动机的动力响应性能

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单涡轮双涡管V6发动机的设计与应用在汽车发动机技术领域,单涡轮双涡管V6发动机是一种常见且高效的设计。这种发动机结合了单涡轮的强劲动力与双涡管的精确控制,为车辆提供了出色的性能。宝马的N58系列发动机便采用了此设计,广泛应用于M2、5系GT以及740Li等车型,彰显了其强大的市场影响力。

1.4 ► 四涡轮增压技术的特点

布加迪Chiron采用了四涡轮增压技术,这一设计在高端汽车领域中独树一帜。相较于双涡轮增压,四涡轮增压系统无疑更为复杂,但同时也带来了更为强劲的动力表现

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在布加迪Chiron上,四涡轮增压技术的运用使得发动机的动力输出更为迅猛,驾驶者在加速时能感受到更为强烈的推背感。这一技术不仅彰显了布加迪在汽车制造领域的卓越实力,更为消费者带来了极致的驾驶体验。

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1.5 ► 电子涡轮增压器的创新

电子涡轮增压器技术也已开始在部分车型上得到应用,如奥迪SQ7等。这一技术借鉴了机械增压器的原理,并对其进行了创新,为汽车发动机带来更高效、环保的性能提升。

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传统的涡轮增压器依赖于废气推动涡轮叶扇,进而带动同轴的增压叶扇进行转动,以此实现压缩进气。然而,这一过程不可避免地存在迟滞现象,尽管可以通过技术手段进行缓解,却难以根除。电子涡轮增压器的出现,为解决这一问题提供了全新的思路。它采用了一个外置的高转速电动机,这一设计使得电子涡轮增压器能够迅速响应,甚至超越传统涡轮增压器的性能

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电子涡轮增压器的增压过程与油门和发动机工况紧密相连,从而实现了比传统涡轮增压器更快的响应速度。然而,电机在高转速下的增压强度仍然无法与传统涡轮增压器相媲美。为了充分利用两者的优势,奥迪SQ7柴油版采用了废气涡轮与电子涡轮的组合。

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