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1、 汽油发动机废气涡轮增压的改装与应用 随着科技的发展，汽车不再是一种 纯粹的交通工具，它是一种文化，一种品味，一种 对 生活的态度。也正因如此，所以汽车改装也应运而生，各式各样的汽车改装展现在我们面前， 让我们热血沸腾。然而对于一些狂 热分子来说， 单单改装外 观已经远远满足不了他们了，因 此动力改装也非常重要。废气 涡轮增压是目前一种比较直接、经济的改装方式，所以大受改 装界朋友的追捧。本文主要论 述了涡轮增压在汽车上的应 用、 涡轮增压系统的原理、涡轮增 压车改装、涡轮增压随之而来的 问题与改进之道、 废气涡轮 增压与机械增压的比较、涡轮增 压车的保养等等的问题 关键词：废气涡轮增压；改装
2、；动力 1 为什么工程师想用 turbo 呢： 在讲涡轮引擎之前,如果,大家还不清楚引擎的运转方式,可以简单地回顾 一下四行程引擎运转原理,我想你会发现凡是 Otto-cycle 的运转都一定脱 不了那四种运转方式,而要如何作出更高效率或更高性能的引擎设计呢? 除了物理学上必然的先天限制外(热力学第二定律)-人类不可能作出比 Canot- cycle 更高效率的机械设计,那如何在四冲程引擎设计上得到更高性能的输出呢? 很不幸的,以物理的眼光来看,只有“再浪费更多与更多的能量“ 了 进气-压缩-动力-排气.如此的循环下去,工程师能作的改良,其实, 说破了也是针对这四个 cycle 作更有效的改善
3、,而最多人去改善的就是其中的 “进气“ 这个步骤,因为它的效益最为明显! 例如:可变气门的设计,无论是 BMW 的 VANOS 或 Honda 的 VTEC(SOHC)它们 都是在进气的凸轮轴上下功夫,想引进更多气体,让油气的混合空气能更多或更快 速的交换,以达到更高性能的输出;同样的 Turbo 引擎的发展目的也是如此!它们 都想引进更多更多的空气!而 Mitsubishi 的 GDI 设计则是对进气歧管与压缩的活 塞头,甚至于是喷油头位置与压力的调整,目的也是想进一步改善引擎爆炸燃烧的 效率. 2 涡轮增压系统的原理： 对于普通人来说，涡轮增压引擎好像有点复杂，但是，只有理解了涡轮增压 本
4、身的原理的话，不论是单 TURBO ，或者双 TURBO 、甚至 4TURBO 的形式， 其工作的目的、流程和原理都是一样的。简单地陈述其原理，无非就是利用引 擎经过爆炸行程后产生的高温、高速废气，通过特殊形状的名为排气蕉 （DOWN PIPE ） ，流入废气侧涡轮，并推动废气侧内的涡轮叶片转动，同 时，与废气侧涡轮叶片同轴相连的生气端压缩叶轮，会对流经风格后的生气进 行压缩，压缩气体经过 XX 冷却器（INTERCOOLER）冷却后，成为带有一定压力的和高密度的新鲜空气，流经节气门和进气歧管后，进入气缸内燃烧. 原理虽然简单，但是涡轮本体其实就是一件高科技产品。目前，世界上有相当 多的涡轮增
5、压器品牌，例如改装界广为人熟知的 HKS、GREDDY 、APEXi、 WETTERAUER、MTM、NEUSPEED ，大部分都是由三大著名厂商： IHI、KKK、 GARETTE 及 MITSUBISHI 、HITACHI 等代工生产的。而 国内改装界最知名的，莫过于 KKK 了，KKK 其实规模不及 GARETTE，但就 因为国内保有量最多的汽油涡轮增压车：BORA 1.8T 所使用的 K03 便是该厂的 出品，所以如果一旦涉及 VAG 车系改装，首选的必然就是 KKK 的升级产品， 例如 K04 或者 K16。 3 涡轮增压在汽车上的应用： 目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统引擎的
6、车型并不多，基本上都是 集中在几只牌子上，而且都属于中型级别以上，如 VAG 旗下，VW 的 PASSAT 1.8T、BORA 1.8T；国产 AUDI 的 A6 1.8T 、A4 1.8T ，进口的 TT 、ALROAD QUATTRO 2.7T（V6 Biturbo ） ；更高级的就有 SAAB 的 9-3 、9-5；至于顶级的 非 BENZ 的 S600（5.5L V12 TWIN-TURBO ）莫属等等（当然还有一票柴油车， 但将在另篇论述） 。如果算上国外有量产的车型，则是多胜收：最为车迷们津津 乐道的莫过于那一堆日本的高性能跑车，NISSAN SKYLINE GT-R（BNR34
7、） 、 MITSUBISHI LANCER EVOLUTION （CX9A ） 、SUBARU IMPREZA WRX STi （GDB） 、TOYOTA SUPRA （JZA80） 、MAZDA RX-7 （FD3S）等。 而对于一般用户而言，买台“带 T 的”就是涡轮增压车型后的第一个反应就是： “比普通车的自然吸气引擎车动力强劲了不少！的确，涡轮增压引擎得益于它 与众不同的工作原理，使其拥有优异的升功率表现，相对于同功率的 NA 车， 在相同的动力输出数据和非极端使用条件下，油耗方面的未必会比 NA 车差。 而且，其最大的优点就是升级、改装的便利性和原厂就具备的性能提升潜力也 非自然吸气
8、发动机可以媲美的。 4 涡轮增压车改装： 不外呼两招,改大涡轮，增加出风量；改大增压值，令进入气缸的混合气量 更多。讲是很简单，但真正改起来就并不是一件容易的事了。就拿目前最多人 改的 VAG 1.8T 系列引擎而言（引擎型号有诸如 AWT、 BFB、AVJ 、AUM 、BAM 、APX、AGU、AQA、ARZ 等等） ，国内基本上可以 选择既改装套件并不多，计有 ABT、OETTINGER 、APR、NEUSPEED、MTM 几个，但如果讲到真正的行家里手，也就是既注重性能（微调）也注重耐用性 的，就非 ABT、 OETTINGER 这两家来自德国的殿堂级改装厂莫属，两家 都是专门改装 VA
9、G 车系的高手，产品形式相近，价钱轻微有差距，两部厂车 都属于很讲究平衡性的那种改装方法，特别是 OETTINGER，因为在 1.8T 这副 引擎上，其与 VAG 同为系统开发商，所以在如何更好发挥该引擎上具有无所 比拟的优越性。至于 NEUSPEED 、 MTM 或者 APR 都是改装动力系统的个中 老手，当然，作为几大改装界的世界级名厂，在改动涡轮增压系统时，都会运用到各自对动力性能的理念，简单点就是会在不同程度上对 3 号升级为 4 号涡 轮的本体实施相应的修改，例如增大压缩腔、切削涡轮叶片等工序，以求涡轮 在运作是可以达到原装 KKK K04 所不及的性能，例如减少涡轮迟滞现象等。 5
10、 改装涡轮，是一门相对复杂的工程： 改装前的计划，安装及调试时的耐心和细致，足以影响日后使用的持久性和 性能发挥。当中有几点真的要注意：首先，改装涡轮并非简单地更换涡轮本体 就算改装，最关键的是周边的使用平台环境同样要升级，例如 VW 1.8T 原装的 是使用 KKK K-03 涡轮本体，最大增压值是 0.3 bar./瞬间最大增压值为 0.5bar. （最大增压值即系恒时增压值，简单说就是车辆匀速形式时的涡轮增压值；瞬 间增压值一般出现在突然加速之时，ACTUCTOR 开启前的增压值）马力输出 为 147 匹/5700 转；升级一般就是更换成不同品牌的 K-04 型套装产品，大部分 的涡轮主
11、体的 A/R 值为 60，最大可以对应到 300 匹以上的马力输出，但因为 国内的改装店因为技术上的原因一般不会对 AUM/BAE 引擎本体进行强化及降 压缩比工序，所以比较安全的最大增压值一般设定在 0.8bar1.0bar 之间，马力 可以到达 230 匹左右，问题来了，好像某些厂家提供的产品，其改装套件（套 装内只有涡轮本体、CHIPS 、垫片）主要是通过修改 ECU 内主控制 CHIPS 提 高增压值，令马力上升就了事，而其他一些周边辅助零部件一律需要用家另行 购买。再看如 ABT、OETTINGER 一类的专业改装厂，套件内包含了整套辅助 部件，如入风批（INTAKE PIPE ）
12、、死气蕉、喷咀（INJECTOR） 、回油阀 （PRESSURE REGULATOR ） 、电脑（ECU ） 、排气中鼓（FRONT SILENCER ） 、 尾鼓（REAR SILENCER） ，这样的搭配原因很简单，就是为了使用套件的用户 可以在涡轮性能提高的同时，整个引擎各部分的平衡性不至于被破坏，令诸如 新鲜空气、燃油、排气等各要素间形成一个保证着涡轮可以长时间正常运作的 环境。同为 TURBO 改装的 AUM/BAE 引擎，同样增压值设定下，某些套件可 以达到的最大马力只有 215 匹/5700 转，而 ABT 的改装套件则可以于 5400 转时 达到 230 匹的马力输出，虽然差距
13、只是小小的 20 匹，但从改装角度上而言，足 以看得到整套改装涡轮套件的平衡性造成的性能差别和车辆电脑设定的功力高 低。 6 随之而来的问题与改进之道： 6.1.高温与高压: 涡轮增压由于是超高转速地运转轴承,所以,随之而来的高温排除或增压过度 的泄压就很重要很重要了!目前常用的就是机油导入来润滑与冷却轴承,也有用水 冷式的.，而过高的增压对引擎的压缩行程与动力(爆炸)行程发生时会造成伤害, 所以,有机械式地用空气压力作为开关或电子式地用电脑直接控制泄放压力的动 作. 6.2.Intercooler: 我们都知道空气被压缩时,温度将升高,而较高温的气体其密度较低,含氧量减少,燃烧的效率降低!所
14、以啦,冷却空气温度就必须著手改善啦. 大部份的 Turbo 引擎(turbocharge 或 supercharge)都有配备中间冷却器(intercooler) 它有直接散热或水冷式的设计,使经过 intercooler 后的空气密度较大,含氧量增加, 可改善燃烧效率. 6.3.Turbo-lag: 为什么用红字呢? 因为这是 turbo 引擎很难去避免的问题-涡轮迟滞效应! turbolag 是指在重踩油门时,到实际增压的时间差与突如其来的动力输出! 因为,由平常的引擎运转,在突然大踩油门到实际 turbo 作动时,是须要经过短短时 间差的,也许是 0.5 秒.,但是,直接带给驾驶人的感受
15、是不太舒服的,怪怪的. 想想它发生的原因,就不难发现这是 turbo 引擎必须面对的问题,唯有的就是尽量 去减少或降低 turbo-lag 的效应,如:1. 减少 turbine 与 compressor 的转动惯性,就是 换成较小的转子,即使是换成两个较小的转子,整个转动惯性还是较低的,所以有 twin-turbo 或 bi-turbo 的设计出现;2.调降涡轮压力,如 Saab,Volvo 有生产低增压 turbo,而缺点是马力增加太少;3.使用密度较轻的增压器(目的跟第 1 点,减少转动 惯量),如: 陶瓷涡轮增压快.耐磨.耐高温(1500C),缺点是易脆. 7 废气涡轮增压与机械增压的
16、比较： 7.1.Turbocharge 是涡轮增压,它是利用引擎废气涡流来推动转子叶轮,以吸进 大量新鲜空 气送入进气歧管.(如上面说的就是指 turbocharge) 7.2.Supercharge 是较早以前的增压方式- 叫机械增压, supercharge 的转子叶片是直接以皮带经由引擎曲轴驱动,也因此,引擎只要一发动 就有增压效果,所以它也因此而较消耗部分的引擎动力. 基本上 turbocharge 跟 supercharge 都是用增加空气的效果而来增加动力!however, 两者驱动方式不同,而各有利弊.所以它们也都各有新的解决之道. 如 turbocharge 因驱动转子叶片时,有一个时间差,这就是有名的 turbo lag( 如上述) 而 supercharge 目前已较少使用啦,however, 那著名的 Benz SLK 就使用机械增压 啦,而改善的方法是多了一个电磁偶合开
