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汽车改装知识全篇--涡轮增压篇

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发表于 2009-1-15 22:51:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.涡轮增压器的使用和改装


关于涡轮增压,大家也许会有许多各种各样的疑问,我在这里汇总了一些汽车改装社区里具有代表性的问题,今天给大家一个解疑答惑。
● 问题1:涡轮增压器是不是很容易坏?
    很多用户买涡轮车之前都在担心涡轮会损坏,其实这个担心是多余的。老宝来是最典型的老款涡轮增压家用车,周围的很多朋友现在的1.8T依然安然无恙的跑着,他们有的跑了10万、有的接近20万公里,并没有出现传说中的涡轮增压器损坏的现象。
    例如现在的涡轮增压器,其实大部分质量都说的过去。这里面涡轮增压器和进气管之间的油封是一个重点的重点,大部分出现问题的涡轮增压器都是油封完蛋了,造成大规模烧机油。
    造成增压器损坏的,很多情况是保养不及时,这里面主要是更换机油的周期太长和使用劣质机油,造成浮动的涡轮主转轴缺少润滑和散热,进而首先损坏的就是油封,造成漏油。
    最终总结一句:只要是正常保养,同时使用厂商制定或者档次高于厂商制定机油标准的机油,理论来说20万公里内应该不会出现涡轮增压器损坏的现象。
● 问题2:涡轮增压器娇气,跑高速完了还得怠速好长时间
    早先年间这个的确是实情,早期的涡轮增压器,并没有带延时的水冷系统,经常看到老款A6 1.8T老款宝来1.8T的车主在高速服务区怠速几分钟等涡轮冷却了再熄火。如今的技术中,很多车都带有延时电磁水泵循环,也就是有个单独的小水泵给涡轮进行水冷散热,当你跑高速进入服务区休息时候,你自然可以停车后放心熄火,水泵会在熄火后继续给涡轮增压器散热,不用再怠速了。
    现在的涡轮车型,我们已知的大众系列涡轮新车(含早期的速腾)、斯柯达系列涡轮车型、荣威的系列涡轮车型、宝马系列涡轮新车奥迪的涡轮系列新车都有延时水冷系统,涡轮的散热现在不再是跑完高速后的头等大事。
● 问题3:改装涡轮增压器,涡轮尺寸越大动力越猛
    这个观点是非常片面的,众所周知,涡轮的尺寸越大,叶片也就越大,叶片越大,吹动叶片的气流力量也就需要越大,也就是说大尺寸涡轮在高转速的情况下才能发挥最佳效果,而相对比较低的转速,排气力量可能并不能够足够推动大尺寸改装涡轮,扭矩发力的特性就和小涡轮完全不一样了。
    以大众经典的涡轮为例,老款宝来增压器是K03,一些改装车的发烧友换装了K04涡轮,涡轮体积增加了20%。之前老款涡轮基本1800转就能开始介入并发力了,而很多换了K04涡轮的朋友,低扭反而要比老款K03要下降,涡轮直到2800转才有明显介入感。当然了,大尺寸涡轮在中高转速中要比小涡轮来的力量足多了,大叶片一旦转起来的惯性更大,并且力道更足,要把大尺寸涡轮使用好,需要转速控制要到位。
    小涡轮有它自身的优点,质量轻、体积小,介入速度快,对于城里驾驶是有帮助的。大尺寸涡轮如果不是使用于激烈驾驶,乐趣并没有小涡轮强。
● 问题4:刷电脑,动力加强最明显,其他都不用改了,改装店老板说很安全啊
    这是非常错误的观点,涡轮车型重新刷新电脑之前,其他事情也许可以不着急做,但是必须做这两个事情:换97号汽油和换全合成机油。理由如下:
    ★1/为什么非得换97号汽油?
    一般自然吸气车,刷电脑最多涨个十几马力,涡轮车型一般能涨个几十马力,这其中把涡轮增压值加大是最直接且最有效的办法。加大增压值必然会增加汽缸的空气密度,再以宝来1.8T为例,原厂K03涡轮恒定增压值是0.38bar,静态压缩比是8.5:1,这个压缩比是非常低的,理论来说93号汽油完全足够了,但是涡轮启动后(大家注意仅仅是0.38bar增压值情况下)汽缸内的动态压缩比就在9.7:1左右了,这个压缩比理论来说已经擦97号汽油压缩比的边缘了。刷完电脑后,新的程序一般都会将增压值打到0.8-1.0这样的值,至少稳定的恒定增压值也在0.6左右,这样等于几乎是原厂增压值的一倍以上了,汽缸内的动态压缩比将会达到10.5:1左右,这时候就是地地道道97号汽油的压缩比了。所以刷电脑第一步,保证燃油标号不低于97号。
    ★2/为什么要换全合成机油?
    涡轮增压器因为工作转速太高,任何滚珠轴承也承受不了每分钟10万转的强度,所以主转轴不是滚珠轴承和涡轮本体连接的,而是采用浮动式设计,主转轴是浮动在机油中的,涡轮本体和主转轴之间的极为狭窄空间内充满流动的机油,既起到润滑的作用、又能在主转轴和涡轮本地之间带走杂质并起到散热作用。
    问题就出在这里,仍然以宝来1.8T为例,原厂0.38bar增压值一般转速是10-15万转/分钟之间,原厂机油完全够支撑这个转速和散热。但是刷电脑后,增压值暴涨,涡轮转速也会暴涨至20-30万转,这时候第一个扛不住的就是原厂机油,原厂机油因为并不是顶级全合成机油,机油的粘稠度较高,流动性较差,所以当主转轴超高转速旋转时候,机油就无法提供该有的润滑和散热了,甚至有些朋友在外面保养,机油的级别甚至不如原厂机油,这时候就会出现机油烧糊的问题,就是前面说的涡轮损坏了。
    全合成机油相对比较稀,润滑和散热性更佳,涡轮转速提高后,这种更加稀的机油可以100%流动到该润滑的部位,所以不会出现前面说的诸多问题。
    刷电脑是有利弊的,不要被改装店的人轻易忽悠,这其实就是等于涡轮的超频,使用寿命肯定比原厂涡轮寿命低一些,很多时候涡轮本体对于抗住长期1.0bar增压值完全没问题,但是涡轮油封之类的软连接系统就扛不住长期高负荷运转了。

2.什么是机械增压

机械增压器采用皮带与引擎曲轴皮带盘连接,利用引擎转速来带动机械增压器内部叶片,以产生增压空气送入引擎进气歧管内,整体结构相当简单,工作温度界于70℃-100℃,不同于涡轮增压器靠引擎排放的废气驱动,必须接触400℃-900℃的高温废气,因此机械增压系统对于冷却系统、润滑油脂的要求与NA自然进气引擎相同,机件保养程序大同小异。

于机械增压器采用皮带驱动的特性,因此增压器内部叶片转速与引擎转速是完全同步的,基础特性为:

  引擎rpm X(R1/R2)= 增压器叶片之rpm

  R1 引擎皮带盘之半径

  R2 机械增压器皮带盘之半径
 由于各类引擎的皮带盘尺寸差异不大,同时受限于引擎安装空间,因此机械增压器的工作转速远低于30,000rpm,与涡轮增压器经常处于100,000rpm以上超高转域的情形相去甚远,同时机械增压器转速是完全连动于引擎转速,两者呈现平起平坐的现象,形成一组稳定之等差数线,而且增压器与引擎之间会互相影响,当一方运转受阻的时候,必定会藉由皮带传输而影响另一方的运作,这就是机械增压器的特性。

  由于制造成本的限制,市售车辆的引擎最高转速多半维持在7500rpm以下,理想的机械增压器应该在1000rpm-7500rpm的引擎工作区域之内,产生一足够且稳定之增压值,让引擎输出提升20-40%,因此机械增压器必须在低转速就产生增压效应,通常引擎一脱离怠速区域,在1000rpm-1300rpm即能带动机械增压器产生增压效果,并延续至引擎最高转速,因此整体增压曲线是呈现一缓步上升之平滑曲线,经由供油程序与泄压阀的调整,即可达成“高原型”引擎输出功率曲线的目标。

  不过看似完美无缺的机械增压系统,却有一个小问题存在,由于机械增压器的动力来源完全依靠引擎带动,而引擎的负担越轻,转速提升就越快,这就是为什么比赛用房车都事先拆除冷气压缩机的原因,若是方程式(formula)赛车,甚至连激活马达、机油帮浦都改成外部连接,以减少对引擎造成的负担,因此增压器本身的运转阻力必须越小越好,才不会拖累引擎的工作效率。

  然而增压器产生的能量(增压值)与阻力成正比关系,如果一味追求增压值,虽然引擎输出的能量大增,但是相对的增压器内部叶片受风阻力也会升高,当阻力达到某一界限时,增压器本身的阻力会让引擎承受极大的负担,严重影响引擎转速的提升,因此设计师必须在增压值与引擎负担之间取得妥协,以避免高增压系统带来的负面效应。


目前欧洲生产的机械增压系统多半采取0.3-0.5kg/c㎡的低增压,着重在于低转速扭力输出与中高转速“高原型”马力输出,而台湾“特嘉”研发的新式低阻抗增压器可以产生0.6-0.9kg/c㎡的中度增压值,动力提升的幅度更为显著,虽然机械增压系统在现阶段仍然无法突破1.0kg/c㎡的高增压范围,而涡轮增压早已突破2.0kg/c㎡的超增压境界,单就效率而言,涡轮增压系统可以用“倍数”来提升引擎输出,但是两者在结构上无法相提并论。

  高增压涡轮增压系统必须让引擎承受由负压转变为正压的剧烈变化与高压,因此引擎内部机件的材质与加工精密度要求很高,对于冷却、润滑系统的要求也远较一般引擎来得高,保养间隔短、手续繁杂、工作寿命短..等等都是高增压值涡轮引擎的缺点。

  在引擎机件维持原有形式,不用额外制造高单价精密机件的情形下,机械增压系统可以让引擎动力输出增进20-40%,又不至于造成维修体系的负担,因此各大车厂在近年都有开发机械增压引擎的计划,例如:BENZ、Jaugar、Aston Martin..等等欧洲高级车厂都采用机械增压系统来延长现有引擎的生产寿命,并达成环保、省油、高效率的目标,以大幅节省新引擎的开发费用。



3.发动机涡轮增压和机械增压的优缺点


两种增压方式各有好处也各有缺点,以涡轮增压来说,理论上,是要气缸本体当初设计时,气缸壁够厚、耐得住压力,只要增加涡轮增压器本体的尺寸和数量,增压力道几乎可以无限制增加。最有名的例子,就是当年HONDA车厂提供给麦凯伦一级方程式车队的涡轮增压引擎,排气量不过才1500CC,但马里输出可以高达吓死人的1500匹!


  而法拉力车队的舒马赫所拥有的著名bugattieb110超级跑车,排气量3.5升,但这具V12的心脏,由四颗涡轮转子串联。马里输出也可高达560匹。


  不过凡事有利就有弊,靠涡轮增压增加动力输出虽然轻而易举,但伴随着增压所产生的高热必须妥善处理,高热会影响两部分,一个是负责直接冷却和润滑的机油,它会因为受到高热而快速氧化。因此涡轮增压引擎必须选用耐高温、抗氧化好的优质机油,而且机油更换周期会相应缩短,才不容易产生氧化物。通常车厂的对应之道是通过加装机油冷却器,来避免油温过高、提早结束机油的使用寿命,这就是为什么设计的精密一些的涡轮增压车,除了机油压力表外还会有一个机油温度表。好让车主随时注意机油的情况。


  另外一个受高温影响的是冷却系统,在进气部分。为了增加进气的含氧量,涡轮增压车大多会增加进气冷却器(Inter-Cooler)的方式,来降低压缩空气的温度,冷却水箱、接温器也会适当加大、提高散热效率,所以近年来已经很少听说涡轮增压引擎有散热不良的情况了。


  不过在使用和保养上涡轮增压引擎还是有一些小技巧的,例如接近目的地时尽量不要拉高转速让涡轮工作。停车前至少让引擎怠速一分钟,别让涡轮转子在无机有的状况下运转过久,这些对保持良好的车况有很大帮助。


  相对于涡轮增压车,机械增压车就简单许多,原则上只要引擎在运转,机械增压就自然而然的产生,引擎转速越高加压力度就越大,好处就是没有涡轮增压所产生的那种迟滞现象,加速感受相当线性化,于自然吸气引擎差别不大,但缺点是机械增压汽靠皮带带动,驱动力还是引擎,因此不利于油耗表现。车厂为了改善此现象,并且让增压力道能在最需要时发挥作用,加装电磁阀和离合器,也让增压器在特定的转速以上时离合器才开始接合、拖动机械增压器,但如此一来多少会有如涡轮增压器的迟滞感。凡此种种都需要经年月积累,才能摸出门道和细节掌控的地方,也正是因此越是没有把握的项目,车厂就越不喜欢触及,免得不小心砸了招牌,久而久之,涡轮增压于机械增压的流派也就自然产生。


4.改装涡轮增压一定要谨慎

相信许多人都有给自己爱车提升动力的计划,不过涡轮增压是个复杂的装置,在改装前一定要慎重。

一直以来,汽车引擎的排量决定功率似乎是一个定律,没有人怀疑这个结论,不过一百多年前涡轮增压技术的诞生则改写了排量大小决定功率高低的传统概念。简单地说,汽车涡轮增压技术其实 就是利用增大进入燃烧室的进气量,使燃烧更彻底,发动机的工作效率更高。虽然说起来简单,但实施起来可是一个非常复杂的过程。
  我们今天的汽车增压技术大体可分为机械增压和废气涡轮增压两种,而废气涡轮增压技术应用得更为广泛。废气涡轮增压是利用发动机排出的废气驱动涡轮增压器旋转,涡轮转动后会给进气系统增压,然后把更多的空气强制压入发动机,这样发动机的瞬间功率就会得到提升。不过由于涡轮增压引擎的内部要比一般自然进气引擎承受更大的压力,所以许多零件和密封件都需要是特制的。
  对于发动机的增压改装,绝不仅仅是安个涡轮就完事的,许多相应的零件也要一并更换,而且我们现在用的已基本都是电喷车,所以还要跟复杂的电控系统做匹配,因此我们并不建议私家车改装涡轮增压。当然对于一些发烧友来说,安装涡轮增压器是最简单、最便宜获得大功率的手段,所以执意改装的车友也要注意以下几点。首先,并不是所有的车都适合加涡轮增压,比如压缩比过高的车或者原厂制造工艺就不算很好的车,都不适合加装涡轮增压装置。此外,一些自动挡的车在出厂前已经做过了最完善的整车性能匹配,这些车也最好不改,因为自动变速箱很有可能会因为承受不了来自发动机的巨大扭力而报废,所以不是所有车都适合改装涡轮增压的。
  对于已经改装了涡轮增压的车主来说,日后要格外留意自己爱车的水温、油温等工况。由于涡轮增压器会经常在高温状态下运转,它的润滑油管也会因高温提前发生老化,所以大部分懂行的发烧友在改装时已更换了相应的管路,不过依旧需要勤加检查,以免车辆因润滑不足而损坏;另外,经常听到一些改了涡轮增压的车主会说爱车时常发生水温高的症状,这是由于涡轮增压发动机的内部本身就会比正常发动机要产生更大的热能,这也是为什么涡轮增压的车还需要额外的中冷装置来散热,而私自改装的车如果解决不好散热的问题将大大降低引擎的使用寿命。此外,改装涡轮增压后使用的机油标号也要相应提升,以达到给涡轮叶片更好的散热和润滑效果。
  综上所述,不经过考量地改装涡轮增压,即使短时间内能提升一些动力,但也只是在榨干发动机今后的寿命,十分不可取。




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 楼主| 发表于 2009-1-15 22:52:21 | 显示全部楼层
这篇文章献给喜欢速度与激情的朋友们!!
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发表于 2009-1-16 00:19:48 | 显示全部楼层
我说哥们,我也喜欢速度激情。
更想学学改装技术,你知道哪里能学么 ?
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发表于 2009-1-16 08:55:28 | 显示全部楼层
绝对长知识了
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发表于 2009-1-16 11:31:55 | 显示全部楼层
支持楼主!支持楼主
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发表于 2009-1-16 13:52:57 | 显示全部楼层

回复:

发动机又多了一套系统,一定毛病多。guilian guilian guilian
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发表于 2009-1-16 13:59:11 | 显示全部楼层
学习了 学习了angle$% angle$%
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发表于 2009-1-16 15:47:24 | 显示全部楼层
又学到了不少,谢谢楼主kaixin:)
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发表于 2009-1-16 16:19:31 | 显示全部楼层
汽车改装知识全篇--涡轮增压篇
有必要吗
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发表于 2009-1-16 16:34:59 | 显示全部楼层
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发表于 2009-1-16 23:11:45 | 显示全部楼层
支持楼主!支持楼主
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发表于 2009-1-17 17:14:34 | 显示全部楼层
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发表于 2009-1-17 20:06:23 | 显示全部楼层
支持楼主发帖!学习了!很有可读性kaixin:)
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发表于 2009-1-18 13:02:24 | 显示全部楼层
楼主那里的?我想请教你教我改下车啊
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