|
|
一.前言 為什麼工程師想用turbo呢?)
嗯,在講渦輪引擎之前,如果,大伙還不清楚引擎的運轉方式,可以簡單地回顧一下四行程引擎運轉原理^_^,我想你會發現凡是Otto-cycle的運轉都一定脫不了那四種運轉方式,而要如何作出更高效率或更高性能的引擎設計呢?
除了物理學上必然的先天限制外(熱力學第二定律)-人類不可能作出比Canot-cycle更高效率的機械設計,那如何在四衝程引擎設計上得到更高性能的輸出呢?很不幸的,以物理的眼光來看,只有"再浪費更多與更多的能量"了:~
進氣->壓縮->動力->排氣....如此的循環下去,工程師能作的改良,其實,說破了也是針對這四個cycle作更有效的改善,而最多人去改善的就是其中的"進氣"這個步驟,因為它的效益最為明顯!
例如:可變氣門的設計,無論是BMW的VANOS或Honda的VTEC(SOHC)它們都是在進氣的凸輪軸上下功夫,想引進更多氣體,讓油氣的混合空氣能更多或更快速的交換,以達到更高性能的輸出;同樣的Turbo引擎的發展目的也是如此!它們都想引進更多更多的空氣!而Mitsubishi的GDI設計則是對進氣歧管與壓縮的活塞頭,甚至於是噴油頭位置與壓力的調整,目的也是想進一步改善引擎爆炸燃燒的效率........
Turbo引擎設計的基本原理^_^
二.Turbo的原理:
渦輪增壓原理就是利用引擎運轉時所排出來的廢氣,用廢氣來轉動渦輪增壓器中的排氣側轉子(Turbine-上圖中的右邊部份),而排氣側轉子與進氣側轉子(Compressor)是同軸異室(你可以想成是:兩者在同一"棒子"的不同兩邊),當Turbine轉子達到一定轉速時(約12000rpm左右)它帶動另一側的Compressor(圖上的左邊部份),使Compressor轉子引進外來的新鮮空氣,經過壓縮倒入進氣歧管內,所以囉,Turbo車的進氣是非自然方式,是經過"吸進來,再壓縮"所以空氣壓力是大於大氣壓力的,也就是如此,說比一比Turbo與可變氣門,這不太公平喔:)
三.隨之而來的問題與改進之道:
1.高溫與高壓:
渦輪增壓由於是超高轉速地運轉軸承,所以,隨之而來的高溫排除或增壓過度的洩壓就很重要很重要了!目前常用的就是機油導入來潤滑與冷卻軸承,也有用水冷式的.而過高的增壓對引擎的壓縮行程與動力(爆炸)行程發生時會造成傷害,所以,有機械式地用空氣壓力作為開關或電子式地用電腦直接控制洩放壓力的動作.
2.Intercooler:
我們都知道空氣被壓縮時,溫度將升高,而較高溫的氣體其密度較低,含氧量減少,燃燒的效率降低!所以啦,冷卻空氣溫度就必須著手改善啦....大部份的Turbo引擎(turbocharge或supercharge)都有配備中間冷卻器(intercooler)它有直接散熱或水冷式的設計,使經過intercooler後的空氣密度較大,含氧量增加,可改善燃燒效率.
3.Turbo-lag:
為什麼用紅字呢?因為這是turbo引擎很難去避免的問題-渦輪遲滯效應!turbolag是指在重踩油門時,到實際增壓的時間差與突如其來的動力輸出!因為,由平常的引擎運轉,在突然大踩油門到實際turbo作動時,是須要經過短短時間差的,也許是0.5秒....,但是,直接帶給駕駛人的感受是不太舒服的,怪怪的....想想它發生的原因,就不難發現這是turbo引擎必須面對的問題,唯有的就是盡量去減少或降低turbo-lag的效應,如:1.減少turbine與compressor的轉動慣性,就是換成較小的轉子,即使是換成兩個較小的轉子,整個轉動慣性還是較低的,所以有twin-turbo或bi-turbo的設計出現;2.調降渦輪壓力,如Saab,Volvo有生產低增壓turbo,而缺點是馬力增加太少;3.使用密度較輕的增壓器(目的同第1點,減少轉動慣量),如:陶瓷渦輪增壓快.耐磨.耐高溫(>1500C),缺點是易脆....etc.
四.Turbocharge vs. Supercharge之比較:
1.Turbocharge是渦輪增壓,它是利用引擎廢氣渦流來推動轉子葉輪,以吸進大量新鮮空氣送入進氣歧管....(如上面說的就是指turbocharge)
2.Supercharge是較早以前的增壓方式-叫機械增壓,supercharge的轉子葉片是直接以皮帶經由引擎曲軸驅動,也因此,引擎只要一發動就有增壓效果,so它也因此而較消耗部分的引擎動力...基本上turbocharge跟supercharge都是用增加空氣的效果而來增加動力!however,兩者驅動方式不同,而各有利弊...so它們也都各有新的解決之道....如turbocharge因驅動轉子葉片時,有一個時間差,這就是有名的turbo lag(如上述)而supercharge目前已較少使用啦,however,那著名的Benz SLK就使用機械增壓啦,而改善的方法是多了一個電磁偶合開關(離合器),在一定轉速以下那皮帶是不會去推動到轉子葉片地,so就以這開關來解決傳統的"恆時"增壓方式...... ^_^
五.Turbo引擎在量產房車市場上的運用:
在市場上有turbo的車子還蠻多的呢!但有的一樣是2.0升為什麼有的有160hp,有的竟多達240hp呢?因為它們的增壓值不同,有的是輕增壓(約0.4-0.6bar),如:Audi A4,VW new Passat.....有的高增壓到1.1bar以上,分析其中原因可能看出來turbo還是對汽車上性能要求,分不同等級來達到;有的是用低增壓turbo來增加它低轉速時馬力,與扭力的不足;而中增壓turbo可以兼顧高轉速時的馬力提升與低轉速時強勁扭力..;而高增壓的turbo就針對性能迷,無論低轉速,高轉速,再加速的馬力與扭力的輸出都有大排氣量自然進氣車的性能,例如:Audi A4,Saab 9000,Volvo S70 T5分別是不通增壓值的代表作,不同的訴求用不同的turbo,滿足消費者多樣的要求^_^
六.Turbo車的保養:
有人說Turbo車開沒4或5年就差不多該換車了........以前turbo沒有延遲關避引擎運轉以洩壓的設計,使的不少勁駒英年早逝,現在幾乎都有這樣的設計了,所以,對一般turbo車主最重要的是"常換引擎機油",要享受愛駒開turbo飆起來的推背感,這樣地照顧它是很重要的!一來是使機器保持較好的狀況,再者可以延長愛車的使用壽命.那到底多久呢?嗯,汽車手冊上一定會寫,不過是建議在4000km就應該要去換機油,至少5000km一定要去換一次,且要選擇自己愛車適合的黏度係數的機油.
-------------------------------------------------------------------------------
浅说两种增压器
汽車用的渦輪增壓器原理，係利用引擎排出的廢氣風力，推動一個安裝的排氣歧管末端渦輪器內的葉片，以每分鐘由五至十萬轉以上高速旋轉，再帶動同軸另一端的離心式空氣壓縮機，將進氣壓縮成1.5至2個大氣壓（俗稱Bar數）後，輸送入燃燒室，繼而增加汽缸內的燃爆力，因此令引擎馬力輸出增大成倍。由於渦輪葉片長時間處於接近一千度高溫，為減低輸入燃燒室的空氣溫度，所以額外裝多個中間冷卻器，以及推遲點火時間，減低引擎爆震。整體来講，渦輪增壓器需要的部件和出現毛病的機會率較機械式多，但馬力輸出勁好多。
機械式增壓器係由引擎大曲軸經皮帶傳動，因此輸出的馬力較為柔順，無渦輪增壓器咁有爆炸性，加大引擎原有馬力輸出只有約30%，但較為耐用和安裝簡單得多，故平治車廠樂於採用機械式增壓器。
-------------------------------------------------------------------------------
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
關於渦輪（TURBO CHARGER）…利用引擎所排出的廢氣能量，來推動渦輪的葉片，同時也帶動同軸上的壓縮機（COMPRESSOR）運轉，這就是渦輪的功能。是一種壓縮空氣之後，將壓縮氣體強制地送入引擎，藉以提高馬力輸出的裝置。渦輪所送入的空氣量（壓力）稱為過給壓（BOOST壓），我們可以利用排氣瓦斯送入渦輪的容量來調整過給壓。至於該如何調節渦輪中排氣瓦斯的容量呢？在引擎和渦輪之間有所謂的旁通閥（BYPASS VALVE），可以配合渦輪的需求，控制調節排氣瓦斯的容量。旁通閥（★１）會因應壓縮機的壓力變化而作動，過給壓越大，送入引擎的空氣量就會增加。但是我們也必須考慮到引擎強度及異常燃燒（爆震）等問題，所以過給壓的設限是必要的。由於駕駛人不同、用途不同、排氣瓦斯規定不同等問題，所以一般原廠車輛的過給壓不會設定到極限。
★１：旁通閥分成一般性排壓閥和大改裝中常見的排氣洩壓閥（WASTEGATE）。
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p>
<p> |
|
天台之窗订阅号
天台之窗服务号
IP卡
狗仔卡
发表于 2004-8-1 21:03
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
千斤顶
显身卡
楼主
发表于 2004-8-1 22:09
>30年前的文字</P><
