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一个小小的涡轮,美国人都做了些什么?方向机
添加时间:2016-04-26 10:05
 一个小小的http://www.hyjinggong.com涡轮,美国人都做了些什么?

提起大洋彼岸的美利坚,也许很多人的认识都停留在好莱坞大片上,热情,豪爽,大大咧咧是我们对美国人的印象,而这个印象也折射在了美国的汽车上,的确,那些大块头的肌肉车很容易让人联想到那些大口吃着汉堡身躯壮硕的美国大汉。

但其实在美国,也不乏诸如乔布斯,马斯克这样对高科技有着“疯狂”追求的极客,无论是实现海上回收的Space X还是风靡全球的iphone手机,都无一例外的展示出美国人骨子里那份对先进技术的渴望。一直以来,美国人从来都不会拒绝各种“天马行空”的先进理念,并且十分愿意将这些先进的理念在各个领域中实践。

涡轮增压发展的历史中,少不了美国人的身影

上个世纪初,涡轮增压的概念最早出现在了飞机上,当时的飞机,在空气稀薄的环境下飞行,需要通过压入更多地空气来保持动力,于是涡轮增压技术应运而生。直到后来的1955年,卡特彼勒通过和现在最著名的增压器供应商Garrett合作,研制成功T15涡轮增压器促使第一款涡轮增压量产车型出现。1962年,美国的奥兹莫比尔Jetfire Rocket成为了装备涡轮增压发动机的代表车型,它搭载的这台V8发动机的压缩比达到了10.25比1,这在当时引起了不小的轰动。后来雪佛兰的Corvair Monza成为了第二款采用涡轮增压的车型。就这样,秉承着美国人对先进技术的渴望,涡轮增压开启了车轮上的旅程。

而涡轮增压技术的飞跃,要归功于赛车运动的发展。凭借着对速度的不断追求,涡轮增压技术开始在赛车上普及,它可以让引擎压榨出更多的动力,来让动力获得更大的提升。随着1968年,搭载涡轮增压发动机的STP-Paxton赛车获得了著名的美国印地500(Indy500)赛事的冠军,涡轮增压的优势开始凸显,也点燃了各个车队对涡轮增压研发的热情,直到今天的F1比赛,涡轮增压技术依然是赛车获取更强动力的主要来源。

,在邻国日本,涡轮增压也正在悄然兴起。20世纪90年代,一些年轻人为了追求更高的速度,在街头赛车中加装了涡轮增压装置,这在当时以KCar为国民车的时代,开启了日本涡轮增压的发展,各大厂商也投入了研发力量。只是后来随着日本法规对民用车动力的限制,涡轮增压没有了用武之地,只有在少数车型如GTR上有过搭载。一时间涡轮增压技术在日本停滞不前,直到最近随着本田的小排量涡轮增压发动机的出现,日系才又重新回到了涡轮增压大本营。

涡轮增压的“先天不足”阻碍了它的进一步发展

虽然涡轮增压技术在赛车上大放光彩,但是其在民用车上的使用,可谓“一波三折”,由于民用汽车上需要一部表现更加均衡的机器,所以涡轮增压的那些“先天不足”便阻碍了它的继续前进。首先是爆震。在吸入了更多空气后,缸内的压力会变大,汽油燃烧也更加剧烈,因此相比于自然吸气发动机,涡轮增压更容易出现那些不规律的燃烧——爆震。对于一部高速运转的机器,这不仅不利于发动机各个零部件的运转平衡,长期以往还会对关键部件产生疲劳损伤。

其次是迟滞。众所周知,通常涡轮增压是靠排出的废气来驱动涡轮叶片,然后由涡轮再带动压气机来压入更多空气。这个过程不可避免的会产生很长的时间差,也大大影响了动力输出的线性。

再次是油耗。由于早年在涡轮的尺寸上没有得到突破,因此废气要想驱动那硕大的涡轮叶片就需要更高的转速,这样循环下去,涡轮增压的油耗往往比自然吸气更高。与此同时,为了保证强度,零部件的设计也比较保守,相当于用更重的东西来获取更强的动力,毫无优势可言。

最后是寿命。涡轮作为一个转速高达上万转的零件,一直以来都在高温高压高负荷的环境下工作,稍有不慎就会罢工,无法保证很长的寿命,而缸内压力增大带来的对缸壁,活塞,连杆以及曲轴等关键零件的冲击也让整个发动机的寿命大打折扣。与此同时,过高的压力有可能让机油窜入燃烧室,产生烧机油,积碳等一系列的问题。

正是由于这些“先天不足”,第一款使用涡轮增压的奥兹莫比尔Jetfire Rocket的涡轮压缩机轴常常因缺少润滑而烧毁,导致试水失败。而第二款雪佛兰Corvair Monza也没能够完全克服这些缺点以唤起消费者对涡轮增压的热情。

对于涡轮,美国人都做了什么?

时至今日,涡轮增压技术可谓在民用车上遍地开花,尤其是小排量发动机上,涡轮增压成为了更低的油耗、更强的动力、更完美的驾驶感受的代名词。同样是涡轮增压,在当年雪佛兰Corvair Monza车型上默默无闻,为何在如今迈锐宝XL上能够大放异彩呢?让我们一起来看看,这些年,美国人对涡轮做了什么?

直喷技术

直喷技术,就是燃油以细微滴状的薄雾方式进入缸内,不仅可以让燃油迅速均匀的与空气混合,减少了难以燃烧的稀薄气体,而且其传播速度非常快,能加速油气混合气体的燃烧速度,同时优化了点火提前角,在提高动力的同时消除了爆震现象。
 

更小惯量的涡轮

为了最大程度解决涡轮增压迟滞问题,小尺寸涡轮应运而生。更小的质量与尺寸,带来了更小的转动惯量,也就意味着很少量的废气就可以驱动。这也是迈锐宝XL这台1.5T涡轮增压发动机能够在1600转附近就可以输出90%的最大扭矩的原因,更低的涡轮介入转速大大减轻了迟滞的感受,使得动力的输出更加连续。

轻量化材料的应用
前面说到,涡轮增压对于发动机的强度有很高的要求,但是过于保守的设计又使涡轮增压丧失优势。随着工程师们对新材料研究的突破,终于在这两者之间找到了一个平衡。例如,迈锐宝XL这台1.5T涡轮增压发动机采用了全铝的材料,铝本身在轻量化与散热方面有着先天的优势,而为了克服自身强度不足的问题,在铝中加入了许多合金材料。这样以来,不仅保证了足够的强度,而且还减轻了不少重量。而涡轮的材质也进行了改进,让其更加耐高温,同时在恶劣的环境下也能保证自身的润滑。这些技术的成熟,让涡轮增压带来了更低的油耗。
从涡轮增压来看汽车的发展

汽车的发展虽然依赖于科技的进步,但是更离不开先进技术的普及投放。就像涡轮增压技术一样,从开始的“一意孤行”到如今的广泛普及,经历了一个漫长而又曲折的过程。翻开汽车发展的历史,我们可以看到有很多先进技术都经历了这个过程,最终走入了我们普通人的生活。让更多人都能享受到科技带来的进步,这才是汽车发展的宗旨,而这一切都要归功于像雪佛兰这样对技术不断追求,极力普及的那些汽车品牌,也正是由于他们的不断尝试,不断创新,才促使许多看似无法企及的高科技产物在民用车上普及开来,让更多人为之受益。时代的变迁,带不走精神的传递,科技的进步,必将会改变我们的世界,让我们一同来期待汽车更加精彩的未来。
 
无论柴油汽油机,老美的涡轮种类是最齐全的,性能相比日德也是最稳定的。总体来说,涡轮技术到今天也不算是特别成熟的技术,诸如:材料、可靠性、发动机过热这些问题还是没能完全解决。

小排量涡轮和混合动力组合是趋势


虽然涡轮看似数据更好,但是我更看好自吸的稳定性与线性,拥有一台动力够用的城市代步小车,再来一台大排用于自驾游,接人待客我觉得是非常不错的主意,对于一线城市限牌,车库难求来说,可能就只有买增压来两全了。


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