加装「机械增压系统」效果如何·会损伤发动机吗?

http://www.qipei.hc360.com2020年08月03日10:11 来源:汽车科学岛作者:天和AutoT|T

  「内燃机·增压器」的功能为压缩空气,指通过高速旋转的涡轮将空气的体积变小。空气有氮气、氧气、二氧化碳等诸多元素组成,在标准大气压下氧气的占比约为20.95%,其余部分主要是氮气。压缩空气实际为挤压各个分子之间“真空区域”,使分子的距离变小而实现相同体积的空气中各类分子数量的增加——主要为提升氧浓度。

  

  普通废气涡轮增压增压器的压力会在【1.5bar】左右,超高性能的汽车会使用≥3.0bar的增压器。但是低效率的机械增压器一般只有0.5~1.0bar的水准,后市场的改装件普遍为0.5bar,那么这种压力水平会让氧浓度提升多少呢?

  知识点:1bar等于空气压缩1倍,或者说在标准气压的空气中增加了1升空气。(1bar=0.1Mpa)-假设发动机的排量为2.0L(升),实际进气量就会增加到3.0L,空气的氧分子占比为20.95%。增压的一升空气是通过压缩的方式维持体积的相同,区别只是分子数量的增加,那么假设两升空气中共计有「20.95」个氧分子(实际为6.54×10^21个),压缩后则为(20.95+10.475=31.425%),这会带来多大的提升呢?

  图1:氧浓度与燃烧火焰温度的关系

  

  图2:富氧燃烧的状态

  

  材料与极限

  机械增压发动机同样会大幅提升做功瞬间的火焰温度,缸体与活塞材料都要面对更恶劣的运行环境,同时机油也会因超过标准的温度而降低润滑能力。

  综上所述,原厂装备各类增压系统的发动机是不用担心的,因为材料的需求会满足温度的要求。但是自然吸气发动机改装增压器,其结果必然会机体承受超过标准限值的温度,在高温环境中增加磨损程度(降低使用寿命);所以最低标准的机械增压改装也要慎重,一定要改装也不宜选择压力过高的增压器。

  

  重点:机械增压器的改装难度不高,然而提升扭矩的效果也不高。原因在于涡轮依靠曲轴带动运转,即使通过齿轮组合能够放大曲轴的转速,但是转速的极限也是很低的。加之增压器的运行阻力本就会消耗曲轴的转矩(功率),所以改装车辆的动力提升程度是很不理想的。

  其次增压器与通过皮带与曲轴刚性连接,结果导致只要启动发动机就会全时增压——包括怠速时也不例外。而涡轮增压系统是不会在怠速时增压的,因为这会缩短使用寿命,同时会升高怠速转速并增加耗油量。所以最佳的改装方案还是要考虑「废气·涡轮增压」,但是几乎没有改装的可能性。

  

  涡轮增压系统结构

  特殊的排气歧管,仅此一点就决定无法改装了。

  Turbo增压系统是依靠内燃机运行中的排气压力,驱动涡轮达到数万转甚至十余万转。废气自然要从排气歧管引出,而普通的自然吸气发动机没有这种结构,破坏性的改装会严重影响机器的稳定性,当然也不会有改装厂敢于这么折腾。

  

  涡轮增压系统的增压压力高得多,氧浓度的提升极限也要高得多;所以普通的机体材料也难以承受这种高温,所以改装车往往不会考虑使用这一系统。而且扭矩大幅提升后还需要重新匹配变速箱,如果超过了变速箱的最大承受输入扭矩,则两大总成都会在短时间内报废。关于改装发动机就聊这么多,想要高性能汽车最好在买车时实现,改装的风险实在是过于高了。

  

责任编辑:庞小涵

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