涡轮增压与机械增压

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1、涡轮增压与机械增压TSI是大众集团开发的一套双增压技术,其实从字面上就能理解 其意思、。前面的T和S分别代表Turbo和Supercharger的意思、,也 就是涡轮增压和机械增压的相结合。而国内媒体习惯叫它双增压。这 个双增压跟大众奥迪集团的双涡轮增压有很大的区别可以说是完全 两个概念。那么为什么要同时采用机械增压和涡轮增压来向发动机提 供高压进气呢?既然大众已经将这套技术向量产车推广 那么在性能 上肯定有它的过人之处。图为大众高尔夫GT上装配的1.4L TSI发动机要了解双增压的优越性首先得了解涡轮增压和机械增压的优 缺点。其实任何一种增压它的日的都是相同的,就是要把空气压缩以 后再通入到

2、气缸当中燃烧,这样做的好处很明显,压缩以后的空气密 度更大,这就意味着单位体积内的氧气分子更多。在发动机排量不变 的情况下,吸入的氧气分子越多,再配合燃油喷射系统提供的更多的 汽油那么可以输出更高的动力。不管是涡轮增压还是机械增压都是为 了达到这一日的而设计的,只不过两者的实现手段不相同。涡轮增压 发动机由一个进气涡轮来压缩空气进气涡轮的另一头连着一个废气 涡轮。相关图片:我们知道发动机的排气是高温高压的,这就意味着排气中仍然含 有巨大的能量。将废气涡轮装在排气管之中则能利用排气能量来驱动 涡轮高速旋转,从而能够带动进气涡轮随之高速旋转,以获得压缩进 气的能量。所以涡轮增压器是不需要额外的消耗

3、发动机能量的。而且 发动机转速越高废气排放速度和能量也越大,使得涡轮的转速也越 高,这样进气涡轮压缩空气的能力也越强。对于涡轮增压的发动机来说,转速越高,进气效率也越高,能够 发挥出来的功率就越大。所以涡轮增压器对于发动机的高速运转是非 常有好处的。但是我们知道,涡轮也是有质量的,有质量的物体就会 存在惯性。我们知道发动机在怠速工况时转速往往只有几百转,而且 在怠速工况时涡轮是不能介入工作的。除了因为发动机转速低,排气 能量不足以驱动涡轮高速运转,还有一个更重要的原因就是怠速时发 动机负荷低,如果此时涡轮也参与工作那么发动机会过热,并且耗费 更多不必要消耗的汽油。所以怠速工况时,进气和排气旁通

4、阀会自动 打开,此时进气和排气都没有经过涡轮,新鲜空气是直接被吸入气 缸,废气也是直接排入大气中的。相关图片:由于增压发动机的压缩比都比较低(通常在8.0以下,压 缩比低是因为空气被增压器压缩后会放热 如果压缩比过高会导致压 缩行程时混合气继续放热,引起混合气自然),所以在涡轮介入之前 发动机的动力性是非常差的。即便是低值增压,起码也要到将近1800 转时涡轮才会起到作用(帕萨特1.8T的涡轮介入转速为1800转/分 -2000转/分)。虽然2000转以后发动机能发挥出强大的功率,而且 后劲十足 但起步时可以说毫无动力性可言即使保时捷卡宴TURBO 这样的V8涡轮增压发动机,起步同样拼不过自然

5、吸气。这就是涡轮 增压发动机的通病涡轮迟滞。这种状况是非常不适合城市驾驶的。因 为我们知道城市开车经常要走走停停,所以从怠速到2000转这个转 速范围段是使用得很频繁的,涡轮增压低扭差劲的缺点暴露无疑。当 然,大众奥迪集团曾经试图改进过涡轮迟滞问题。相关图片:奥迪TT的1.8T发动机曾经配备过双涡轮增压。所谓双涡轮增加就是给发动机装两个增压器。一个是小直径的涡轮,由于体积小重量轻,所以接入转速较低;另一个是大直径的涡轮,在中高转速才介入。即便如此,也不能从根本上解决涡轮迟滞,仅仅只能缓解涡轮迟滞。仁者见仁智者见智,奔驰对于它的小型增压发动机并没有像大众奥迪那样采用涡轮增压,而是采用了一种没有迟

6、滞的机械增压装置。图为大众高尔夫GT发动机的涡轮增压器申咕控制耦所谓机械增压,就是利用发动机的动力带动一个罗兹压气机, 通过发动机本身的动力来压缩空气并且燃烧压缩空气的一种增压方 式。它跟空调压缩机很相似。图为福特GT40的机械增压器外观相关图片:机械增压器的原理与发动机机油泵有些类似也是与发动机动力相连,只不过压缩的是空气。它与涡轮增压器在性能上最大的区 别就是对压气机的转速没有限制。也就是说只要罗兹压气机在转,就可以压缩空气。而涡轮增压器由于是靠高速旋转产生的空气离心力来 压缩空气,所以需要非常高的转速(通常TURBO的转速能接近10 万转/分钟)。所以即便发动机怠速或者处于1000转左右

7、的低转速, 也能连接机械增压器压缩进气。图为TSI发动机的机械增压器和发电机总成相关图片:从动转子襁B泵L 皮带最紧备机械地压臂发电航发动机捎出转与胱Wt和逢)不过处于经济型考虑,怠速工况时电磁离合器是断开的也 就是说怠速时压缩比并没有与发动机动力相连 不过只要踩下油门电 磁离合器可以迅速连接发动机动力。所以机械增压能够给汽车带来很 好的低转扭矩,让起步时冲进十足。虽然克服了涡轮增压器迟滞的缺 陷,单机械增压也并非完美。由于它需要消耗发动力动力,而且增压 器中的两个转子相互摩擦会损耗大量的能量。在低转速时,由于转速 低损耗也就小,但如果处于高转速工况,那么这样能量损耗是非常大 的。不仅经济性差

8、,高转动力性也要受到影响。图为大众TSI发动机上使用的机械增压器从动脚轮v型皮带轮所以涡轮增压和机械增压都有着各自的先天缺陷,而这两种增 压方式的优缺点又是相互互补的。大众就是利用了这两种增压性能优 缺点的互补性开发出了 TSI双增压系统那么现在再看TSI就很好理 解了。他是涡轮增压与机械增压的相结合。也就是说,TSI发动机拥 有两套增压系统,一套靠涡轮压缩进气,另一套靠罗兹压气机压缩进 气。当然,它们什么时候起作用是由电脑说了算的。电脑即能够控制 进排气旁通阀的开闭,也能控制机械增压器与发动机相连接的电磁离 合器的开闭。图为大众TSI双增压系统相关图片:如图,机械增压器和涡轮增压器在进气道中

9、是被串联在一起的。空气从空气过滤器进入到进气管以后,首先要经过机械增压器,然后 通过进气管的引导再经过涡轮增压器,最后进入到进气歧管当中去。虽然机械增压器和涡轮增压器是相互串联在一起的但两者并不都是 同时工作。图为大众1.4升TSI发动机进气增压结构中冷后的谜气符中冶器避留冷却器,当发动机处于怠速工况时(通过节气阀开度传感器可以测得),机械 增压器的电磁离合器是分离的此时发动机与机械增压器之间动力是 断开的(这就意味着增压器没有消耗发动机功率),而且机械增压器 附近的进气旁通阀打开,空气并没有流经机械增压器,而是从旁通阀 直接吸入;到了涡轮增压器的位置,涡轮增压的进气旁通阀也是打开 的,这就相

10、当于进气绕过了涡轮,直接被吸入气缸。也就是说在怠速 工况时,涡轮增压器和机械增压器都是不工作的,这相当于一台自然 吸气发动机。当发动机在部分负荷工况下低转速运转时(通过节气阀传感器检 测到又少许油门开度而且通过发动机转速传感器检测到转速处于低 速运转),电脑会接通机械增压器的电磁离分离,并且关闭机械增压 旁通阀,让机械增压器开始工作,此时的增压值为1.2bar .我们知道 机械增压器有增强低速扭矩的特点,而且在低转速时对发动机功率的 消耗并不大。所以既能够获得良好的油门相应,又能够增大发动机扭 矩输出。当发动机超过1500转时,涡轮开始介入,此时的增压值提 高到2.5bar。当发动机转速达到3

11、500转/分以上的高转速时,机械 增压器开始停止增压,此时完全依靠涡轮增压来进行增压,增压值从 2.5bar降到1.3bar。因为我们知道一旦转速上升,机械增压器会消 耗大量发动机能量,而中高转速是涡轮增压的强项,这样不仅避免了 涡轮迟滞,让涡轮有足够的加速时间,还在很大程度上增加了低转扭矩,降低高转速时机械增压器产生的噪音。这样彻底解决了两种增压 方式的缺陷,达到了一种完美增压的效果。日前大众已经在旗下的高尔夫G和新途安上配备了改发动机 排 量虽然只有1.4L但是在双增压的作用下能释放出200匹的动力,这 样的动力用在高尔夫V这么大的A级车上动力性是非常惊人的。这 也使得高尔夫GT成为了十足

12、的小钢炮。由于双增压能极大的提高发 动机的工作效率,所以一台4气缸尽1.4L排量的发动机能释放出6 缸3.0L发动机的动力,但体积却比6缸发动机要小得多。分析TSI术语揭露厂商宣传的狡猾迈腾1.8TFSI、明锐1.8TFSI、速腾1.4TSI,这些词汇最近大量出现在我们眼前。其中曝光最多的TFSI和TSI混乱的出现在各种媒体上,迈腾/明锐的称号多的看花了眼:迈腾1.8TFSI、迈腾1.8TSI、明锐1.8T FSI、明锐1.8TSI.到底TSI这三个小小的字母是什么含义?TFSI和TSI之间有多大差别?请您继续往下看:到底什么是TSI发动机?机械+涡轮+分层直喷=TSI汽车之家 AllTOHD

13、ME. COM. CN大众1.4TSI发动机拆解图TSI是Twincharger(涡轮增压和机械增压)和Fuel StratifiedInjection(燃油分层直喷)三个关键特色的首字母缩写。这是一款双增 压的燃油分层直喷发动机。TSI发动机是在FSI技术的基础之上,安装了一个涡轮增压器和一个机械增压器,提升动力输出,降低油耗。大众1.4升TSI发动机是全球第一台拥有两个增压装置的汽油直喷发动机。Air Flow in the VW Twincharged TSIC C&mp f值 iControlife CoiiCOI 04AuxJnajy IJnl-tExhaustLurtfifttr

14、Air FiftsrTufbohArg*f汽车之家 Citi 切Kaiaiysasw大众1.4TSI发动机工作原理图FT1 gr1 TSI持续的动力输出范围更广,同时油耗上与同排量甚至更大排量发 动机相差不多。最大功率:168匹马力/6000转最大扭矩:240牛米/1750-4500转1.4升TSI发动机的功效可以与一台普通2.3升发动机相比美,但是燃 油消耗能够降低近20%。因为机械增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果,弥补了涡 轮增压系统的延时缺点,所以TSI是一种极高效率的发动机形式,会是 动力性与燃油燃油经济性的完美统一。解析一汽-大众要去掉1.4TSI的机械增压主要出于使用成本

15、考 虑上面这段TSI介绍让大家眼前一亮,这么好的发动机形式,为什么一汽-大众要缩水掉机械增压呢?原因很简单:那就是后期使用成本。看过上面的TSI介绍,也许您会认为TSI是完美的发动机了,实际不是 这样的。TSI发动机中的机械增压系统,由于和发动机输出是硬性连接 (注解1)的,也就说只要车启动,机械增压就在向发动机进行压气工作, 转速越高机械增压的工作强度越高,一分钟也得不到休息。一分钟得不到休息的概念是什么呢?也就是机械增压系统要比涡轮增 压更早的达到寿命极限(涡轮增压系统寿命解析见注解2),在涡轮增压 系统还在壮年期的4万公里时候,机械增压系统也许就已经进入了暮 年,检查和更换成了必须的工作。一个机械增压套件少说也得1.5万元,5万公里就更换一次的频率对于 国人来说显然是完全不能接受的,外加10万多公里时候又需要换更贵 的涡轮增压(4S店报价涡轮本体+工时费1.8万),如果一汽-大众量产 了 1.4TSI发动机的话,估计也只有极为疯狂的玩家才会青睐这个昂贵 的玩具。综合上面的成本考虑,于是一汽-大众就把机械增压部分取消掉,仅仅 配置了涡轮增压引擎。注解1/硬性连接:硬性连接就是意味着机械增压的启动适合发动机转 速直接关联的,二者之间靠皮带进行连接

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