要理解渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為何動(dòng)力強(qiáng)勁,以及 “渦輪” 和 “增壓” 的含義,我們可以從發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理、渦輪增壓的核心機(jī)制等方面逐步拆解:
一、先明確:發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的本質(zhì)是什么?
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)(以常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)為例)的動(dòng)力來(lái)源于燃料燃燒產(chǎn)生的能量,而燃燒的前提是 “燃料” 與 “空氣” 的混合。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō):相同時(shí)間內(nèi),發(fā)動(dòng)機(jī)能 “吃” 進(jìn)去的空氣和燃料越多,燃燒釋放的能量就越大,動(dòng)力也就越強(qiáng)。
就像人跑步時(shí),呼吸越充分(吸入氧氣越多),身體能爆發(fā)的力量就越大 —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的 “呼吸效率”,直接決定了它的動(dòng)力水平。
二、“渦輪” 是什么?它在發(fā)動(dòng)機(jī)里扮演什么角色?
“渦輪” 是渦輪增壓系統(tǒng)的核心部件,本質(zhì)上是一個(gè)由兩個(gè)葉輪和一根軸組成的機(jī)械結(jié)構(gòu),類(lèi)似兩個(gè)背對(duì)背的風(fēng)扇被一根軸連在一起:
- 廢氣渦輪:位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道中,發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后排出的高溫高壓廢氣會(huì)沖擊這個(gè)葉輪,帶動(dòng)它高速旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn))。
- 壓氣機(jī)渦輪:位于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道中,與廢氣渦輪通過(guò)同一根軸連接。當(dāng)廢氣渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)帶動(dòng)壓氣機(jī)渦輪同步旋轉(zhuǎn)。
形象地說(shuō),渦輪就像一個(gè) “廢氣驅(qū)動(dòng)的空氣泵”—— 用發(fā)動(dòng)機(jī)原本要浪費(fèi)掉的廢氣能量,來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè) “風(fēng)扇” 強(qiáng)行往發(fā)動(dòng)機(jī)里壓空氣。
三、“增壓” 是怎么回事?它如何讓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力變強(qiáng)?
“增壓” 的核心邏輯是:通過(guò)外力強(qiáng)行提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,從而讓更多燃料得以燃燒,釋放更多能量。
自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)(沒(méi)有增壓系統(tǒng))的進(jìn)氣完全依賴 “負(fù)壓”—— 活塞下行時(shí),氣缸內(nèi)形成真空,外界空氣被 “吸” 進(jìn)去。但這種 “被動(dòng)吸氣” 的效率有限,尤其是在高轉(zhuǎn)速時(shí),空氣來(lái)不及充分進(jìn)入氣缸,進(jìn)氣量不足,動(dòng)力就會(huì)受限。
而渦輪增壓的 “增壓” 過(guò)程是主動(dòng)的:
- 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣沖擊廢氣渦輪,使其高速旋轉(zhuǎn);
- 廢氣渦輪通過(guò)軸帶動(dòng)進(jìn)氣管道中的壓氣機(jī)渦輪旋轉(zhuǎn);
- 壓氣機(jī)渦輪像一個(gè)強(qiáng)力風(fēng)扇,把外界空氣壓縮后強(qiáng)行 “泵” 進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸;
- 進(jìn)氣量增加后,發(fā)動(dòng)機(jī)可以相應(yīng)地多噴燃料(保證空燃比合理),燃燒產(chǎn)生的能量大幅提升,動(dòng)力自然更強(qiáng)。
例如:一臺(tái) 1.5L 的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),通過(guò)增壓技術(shù),進(jìn)氣量可能達(dá)到自然吸氣 2.0L 發(fā)動(dòng)機(jī)的水平,因此動(dòng)力可以接近甚至超過(guò) 2.0L 自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī),但排量更?。ǜ∮停?
四、總結(jié):渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁的核心原因
通過(guò)渦輪利用廢氣能量,主動(dòng)給發(fā)動(dòng)機(jī) “加壓進(jìn)氣”,提高了單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量和燃料燃燒量,在不顯著增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量的情況下,大幅提升了燃燒效率和輸出功率,因此動(dòng)力更強(qiáng)。
簡(jiǎn)單說(shuō)就是:用 “廢氣回收 + 強(qiáng)制進(jìn)氣” 的方式,讓小排量發(fā)動(dòng)機(jī) “呼吸更充分”,從而爆發(fā)出更大的力量。這也是為什么現(xiàn)在越來(lái)越多的汽車(chē)采用渦輪增壓技術(shù) —— 在兼顧動(dòng)力和油耗方面,它比自然吸氣更有優(yōu)勢(shì)。