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增压发动机在低速运行时,涡轮转动吗?为什么会有涡轮迟滞现象?

导读: 现在的涡轮增压发动机应用的越来越广泛了,大家在买车时增压发动机也是一个躲不过去的选择。很多人感到奇怪的是:平时见汽车排气管的排气速度并不算很猛,力量也不算很大,为何却可以利用废气推动涡轮增压呢?下面我们来分析一下这个问题。

现在的涡轮增压发动机应用的越来越广泛了,大家在买车时增压发动机也是一个躲不过去的选择。很多人感到奇怪的是:平时见汽车排气管的排气速度并不算很猛,力量也不算很大,为何却可以利用废气推动涡轮增压呢?下面我们来分析一下这个问题。

我们平时见到的汽车排气管排出的气体,是经过汽车排气消音系统降速、降温、降噪后的产物,所以看起来速度不快,力度也不大。但事实上,从发动机排气门刚刚排出的气体,不论压力还是温度,都是非常高的。一般压力可达0.4~0.6MPa,气体温度大约700~1000°C,并且随着转速的升高,温度和压力还会继续上升。

这样高的气体压力作用在涡轮增压器的涡轮上,当然可以推动涡轮高速运转了,然后涡轮带动与它同轴的压气机叶轮同步旋转,就可以将空气增压,让更多的空气进入气缸,然后再相应的多喷射燃油,发动机的功率和扭矩就增加了,这就是涡轮增压器的工作原理。

发动机只要启动,就会有高温高压的废气排出,就会推动涡轮转动。只不过在怠速和低速时,排气压力比较低,推动涡轮的力度比较小,所以涡轮的转速比较低,带动同轴的压气机转速也比较低,不能给空气增压,此时发动机的进气仍然是靠真空吸力;随着发动机转速的升高,排气压力越来越大,推动涡轮转动的力度也越来越大,涡轮的转速就会迅速提高,带动同轴转动的压气机转速也迅速提高,增加了进入发动机的空气的压力,即给空气增压;当这个压力增加到一定程度的时候,发动机的喷油量也随之增加,发动机的扭矩就会迅速增大,并达到最高峰。这个过程就是所谓的“涡轮迟滞”。涡轮迟滞实质是发动机进气系统建立正压力的过程,这个时间的长短与增压器的设计有关,一般涡轮设计的越小,涡轮迟滞的时间越短,涡轮迟滞现象也越不明显。

随着发动机转速的升高,排气压力越来愈大,涡轮的转速越来越快,增压的压力也越来越大。但是发动机也是有承受极限的,压力不能无限的增大,因此需要有增压压力调节装置,当增压压力过大时,将部分排气通过旁通通道排出,不再经过涡轮,这样就降低了推动涡轮的压力,使涡轮转速降低。

这种调节装置分为两种,一种是机械式的,利用进气管中的真空度来控制旁通阀的开启与关闭;另一种是电子式的,由电控单元控制的电磁阀操纵旁通通道的开启和关闭,并可以精确的调节开启的角度和时间,控制更加精准。一般卡车上使用的大型柴油机都使用机械式的增压调节,而乘用车上都使用电子式的增压调节。但是排气旁通之后,排气能量的利用率下降,所以在高速大负荷时发动机的燃油经济性会变差,发动机的热效率也会降低。

综上所述,涡轮增压器是利用发动机的排气压力来工作的,只要发动机启动涡轮就会转动,但是建立正压力却需要一个过程,因此会有涡轮迟滞现象。并且增压压力不能无限制的增加,必须有增压压力调节装置来限制压力的增加,以防止过增压导致发动机超负荷运转。

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