汽车改装——增压
2011-11-25 18:48:33
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自从人类发明内燃发动机以来,汽车工程师、追求极速的车手和赛车设计师们一直都在寻找提升其动力的方法。其中一种方法是建造更大的发动机。但大型发动机也并不总是尽如人意,发动机越大,重量就越重,制造和维护成本也就越高。
另一种方法是提高普通规格发动机的效率。可以通过将更多的空气压入燃烧室来实现这一目的。更多的空气意味着可以注入更多的燃油,而更多燃油则意味着更强劲的爆发力和更大的马力。安装机械增压器是实现强制进气的好方法。在本文中,我们将解释机械增压器的概念、工作原理以及其与涡轮增压器的差异。
机械增压器基础知识
机械增压器是将吸入的空气加压到超过正常气压的装置。机械增压器和涡轮增压器均是如此。实际上,“涡轮增压器”一词是其正式名称“涡轮式机械增压器”的简写。
这两种装置的不同之处在于它们的能量来源不同。涡轮增压器是借助排出的巨大气流来驱动涡轮的。而机械增压器则由发动机曲轴通过传动带或传动链带动的。
普通四冲程发动机有一个冲程专门用于进气。 这一过程有三个步骤: 活塞往下运动。
制造真空状态。
依靠大气压将空气吸入燃烧室。
当空气被吸入发动机后,便和燃油混合形成油气混合物。此混合物能够通过燃烧这一化学反应转换成有用动能。火花塞通过点燃空气和燃油的混合气体引起此化学反应。当燃油发生氧化时,会释放大量能量。此过程产生的力量集中在气缸盖上,这股力量将推动活塞,使活塞产生往复运动,最终这股动力会传递到车轮上。
向燃烧室注入更多的燃油将会产生更为强劲的燃烧爆发力。但不能仅仅向发动机中增加燃油,因为燃烧燃油需要严格数量的氧气。这种经过化学反应产生的混合物,空气和燃油的比例应控制在14:1,这对发动机的有效运转至关重要。所以重点在于:若要注入更多的燃油,就必须吸入更多的空气。
这就是机械增压器的作用。机械增压器通过将空气压缩至正常大气压以上来吸入更多的空气,而不是通过制造真空状态来吸入空气。这样就可以强制更多的空气进入发动机,从而导致“增压”。发动机增压后会吸入更多空气,从而向燃烧室注入更多的燃油,发动机的动力也会增强。机械增压器平均可提高46%的马力和31%的扭矩。在海拔较高的地方,发动机性能会降低,因为那里的空气密度和压力都比较低,而机械增压器只有向发动机提供压力更高的空气,才能保证其运转状态最佳。
涡轮增压器利用燃烧产生的废气向压缩机提供动力,与之不同的是,机械增压器直接从曲轴获取动力。大部分机械增压器都通过一条附属的传动带获得动力,这根传动带缠绕在皮带轮上,皮带轮连接在一个主动齿轮上。而主动齿轮则会旋转压缩机齿轮。压缩机的转子可以有多种设计,但它的任务是吸入空气,将空气压入更小的空间,并注入进气岐管中。
为了压缩空气,机械增压器必须急速旋转,甚至比发动机本身转得还要快。将主动齿轮做得比压缩机齿轮大,就能使压缩机旋转得更快。机械增压器的转速每分钟能高达5-6.5万转。
5万转的压缩机能产生大约41-62千帕的压强。在特定海拔高度,这会产生比大气压高41-62千帕的压力。而海平面的大气压为1012.8百帕,因此大约会多出50%的空气被机械增压器压入发动机中。
空气受到压缩会变热,这意味着空气密度会降低,同时也会减少爆炸过程中空气的膨胀程度。这就无法在火花塞点燃混合气体后产生足够的动力。为使机械增压器发挥全部效率,从排气装置排出的压缩空气必须在进入进气歧管前加以冷却。中间冷却器的出现解决了这一问题。中间冷却器有两种基本设计:风冷和水冷。它们的工作原理类似于散热器,即让较凉的空气或水流过导管,带走热量。当热空气离开机械增压器碰到较凉的导管时,它便会冷却下来。随着空气温度降低,其密度会变高,这样就会使密度较高的混合燃气进入燃烧室。
接下来,我们将了解几种不同类型的机械增压器。
机械增压器的类型有三种:鲁式 (Roots)、双螺旋式和离心式。它们的主要区别在于将空气吸入发动机进气歧管的方式不同。鲁式和双螺旋式机械增压器使用不同类型的啮合凸缘,而离心式机械增压器使用叶轮吸入空气。尽管这三种设计都能产生增压效果,但在效率上却有很大差别。各个类型的机械增压器都有不同的尺寸,具体选择哪一种取决于您是只想提升汽车的动力,还是想去参加赛车运动。
鲁式机械增压器是最老式的一种设计。1860年,Philander和Francis Roots申请了鲁式机械增压器的设计专利,作为帮助矿井通道通风的机器。1900年,Gottleib Daimler首次在汽车发动机中安装了鲁式机械增压器。
当啮合凸缘旋转时,空气会被吸入凸缘之间的气槽中,然后在进气口和排气口之间传送。大量的空气将进入进气歧管,并“累积”起来产生正压力。也正因为如此,鲁式机械增压器只不过是鼓风机,而“鼓风机”一词也常用来描述所有的机械增压器。
鲁式机械增压器通常都很大,安装在发动机的顶部。因为可以装在发动机盖的外面,所以它们在力量型汽车和大马力改装车中很受欢迎。不过,它们却是效率最低的机械增压器,原因有两个:它们增加了轿车的重量,并且只能间歇地吸入空气,而不能顺畅地连续吸入空气。
双螺旋式机械增压器
双螺旋式机械增压器通过两根类似于一组涡轮传动的啮合凸缘吸入空气。与鲁式机械增压器一样,双螺旋式增加器中的空气也是通过转子凸缘集中起来吸入的。但双螺旋式机械增压器会压缩转子壳体内的空气。其原因在于这些转子具有锥度,这意味着随着空气从进气口流向排气口,气穴会变小。随着气穴的收缩,空气便被压入到更小的空间。
这使双螺旋式机械增压器的效率更高,但需要在制造过程中精密加工螺旋型转子,从而增加了成本。有些双螺旋式机械增压器与鲁式机械增压器一样,也放在发动机的上方。它们也会发出很大的噪音。从排气口排出的压缩空气会发出轰鸣声,因此必须使用降噪技术消除这些声音。
离心式机械增压器
离心式机械增压器利用叶轮(一种类似于转子的装置)提供动力,将空气高速吸入狭小的压缩机壳体。叶轮与转子相似,其转速可达每分钟5-6万转。由于空气在叶轮轮毂处被吸入,因此离心力会导致空气向外扩散。这些空气会使叶轮处于高速低压状态。扩压器是一组环绕叶轮的固定叶片,它会将高速低压的空气转换成低速高压的空气。当空气分子碰到这些叶片时,会减慢速度,从而降低气流速度以及增加压力。
在所有增压系统中,离心式机械增压器是最有效率、最普遍的一种机械增压器。它们体积小,重量轻,安装在发动机的前面而不是顶部。它们也会产生与众不同的轰鸣声,这会增加汽车在街上的回头率。
所有这些机械增压器均可以作为售后汽车的动力增强装置安装到汽车上。有许多公司提供成套的产品,用于客户自己动手安装机械增压器。在有趣的汽车和燃油赛车的世界里,这种定制已成为体育运动不可分割的一部分。很多汽车制造商也会在其产品样车上安装机械增压器。
下面,让我们来了解一下机械增压器的优缺点。
机械增压器最大的优点是可以增加汽车的马力。给一辆普通汽车或卡车安装机械增压器,会使其像一台大马力发动机汽车一样动力十足。
但是在机械增压器和涡轮增压器之间应该如何选择呢?汽车工程师和车迷们一直在激烈地争论这个问题,但通常而言,机械增压器与涡轮增压器相比有一定的优势。
机械增压器没有增压延时——驾驶员踩下油门到发动机响应这段时间的长短。涡轮增压器存在增压延时,因为它需要一段时间,让排出的气体达到一定速度以加快叶轮/涡轮的转速。机械增压器没有延时,是因为它们直接通过曲轴获得动力。某些机械增压器在低转速时效率比较高,而另一些在高转速时效率比较高。例如,鲁式和双螺旋式机械增压器在低转速时可提供更多的动力。离心式机械增压器在叶轮快速旋转时效率较高,从而能在高转速时提供更多的动力。
安装一台涡轮增压器需要对排气系统做大幅度的调整,但机械增压器只要拴在发动机顶部或旁边就可以了。因此,机械增压器的安装更方便,同时也更容易使用和维护。
最后,机械增压器停止工作时不需要专门关闭。因为它们不用发动机机油进行润滑,便可以正常关闭。而涡轮增压器必须等待30秒或预先关闭,以便润滑油冷却。也就是说,预热对于机械增压器十分重要,它们在正常温度下的效率最高。
机械增压器普遍应用于飞机的内燃发动机。如果您设想飞机长时间在高海拔飞行(此时缺少足够用于燃烧的氧气),就会感觉到一定是机械增压器在起作用。借助机械增压器,飞机能够飞得更高而且不会降低发动机的性能。
飞机发动机使用的机械增压器与汽车使用的一样。它们直接从发动机获得动力,利用压缩机把压缩空气送入燃烧室。上图演示了机械增压器在飞机上的基本安装过程。
第一次在飞机上使用机械增压器是在二战末期。 最著名的例子是Supermarine Spitfire,这是英国皇家空军所使用的飞机,将机械增压器安装在罗尔斯罗伊斯“莫林”发动机上。
机械增压器最大的缺点是:由于由曲轴带动,所以它们必须损耗一部分发动机马力。这也是机械增压器的特点之一机械增压器会占用一台发动机20%的动力。但是,由于机械增压器可以提升46%的马力,所以多数人认为这笔交易是值得的。
由于增压会增加发动机的负担,所以发动机必须得到强化以承受额外的压力和更强的爆发力。大部分制造商在设计一台带有机械增压器的发动机时,都会专门采用重载元件以提高发动机的寿命。同时这也抬高了汽车的价格。机械增压器的维护成本也很高,同时许多制造商建议使用高标号汽油。
尽管有这些缺点,机械增压器仍然是一种最经济有效地增强马力的方法。机械增压器可以提高50%-100%的动力,使汽车更适合比赛、重载运输或单纯增加驾驶的刺激性。 当人们谈论赛车或高性能跑车时,涡轮增压器通常都是必谈的话题。涡轮增压器也用于大型柴油机发动机中。涡轮可以显著提升发动机的马力,而不会大幅度增加发动机重量,这也是涡轮增压器如此受欢迎的一个重要因素。
在本文中,我们将了解涡轮增压器在极端工作条件下如何增加发动机的动力输出。同时我们也将了解“废气泄放阀”、陶瓷涡轮叶片以及滚珠轴承如何帮助涡轮增压器提高性能。
涡轮增压器是一种强制引导系统。它对流入发动机的空气进行压缩(有关普通发动机中气流的介绍,请参考汽车发动机工作原理)。压缩空气可以使发动机能够将更多的空气压到气缸里,而更多空气就意味着能向气缸内注入更多的燃料。因此,每个气缸的燃烧冲程就能产生更多动力。涡轮增压发动机产生的动力要比相同普通发动机大得多。这样就可显著提高发动机的动力重量比(有关详细信息,请参考马力及其应用)。
为了获得这种性能上的提升,涡轮增压器使用发动机排出的废气带动涡轮旋转,而涡轮则带动气泵旋转。涡轮在涡轮机中的最高转速为每分钟150,000转——这相当于大多数汽车发动机转速的30倍。同时由于与排气管相连,涡轮的温度通常非常高。
涡轮增压器基础知识
增加发动机所能燃烧的燃料和空气是提升发动机动力最可靠的方法之一。增加燃料和空气的方法之一是增加气缸数或增大气缸容积。有时这些方法并不可行。这时使用涡轮将是增加动力更简便、有效的方法,尤其在购买后自行改装时更是如此。
涡轮增压器使发动机能将更多的燃料和空气注入气缸,从而使发动机能够燃烧更多的燃料和空气。涡轮增压器通常能够产生41-55千帕的气压。由于在海平面大气压力为1012.8千帕,因此发动机中注入的空气会增加50%。从而发动机内部动力可增加50%。但上述过程并不能完全实现,实际动力可能增加30-40%。
在使用涡轮增加发动机动力过程中,有一个原因会导致涡轮效率低下,那就是需要动力动涡轮旋转。将涡轮装在排气管内会增加排气管内的空气阻力。这意味着,发动机在排气冲程时,不得不克服更高的负压。这会稍微减少发动机在燃烧时产生的动力。
涡轮增压器适用于高海拔
涡轮增压器在空气较为稀薄的高海拔地区很有用。在高海拔地区,通常普通发动机的动力会减小,因为在活塞的每个冲程中,发动机都只能获得少量的空气。涡轮增压发动机可能同样会减小动力,但减小量会少很多,因为稀薄的空气会更容易被涡轮增压器抽入发动机。
装有化油器的老式汽车为了适应气缸内增加的空气,会自动增加燃料。使用燃料直喷技术的现代汽车一定程度上也会在作相同的调整。燃料喷射系统通过装在排气管内的氧气含量传感器来判断空燃比是否正确,因此加装涡轮后,系统会自动增加燃料。
在采用燃料直喷技术的汽车中,如果涡轮增压器过多地增加空气压缩率,系统可能无法提供足够的燃料(要么是控制器的软件程序不允许,要么是燃料泵和喷射器无法提供如此多的燃料)。在这种情况下,为了最大程度地利用涡轮增压器,必须对车辆进行其他改进。
涡轮增压器的工作原理
涡轮增压器连接到发动机的排气歧管。气缸内排出的尾气带动涡轮旋转,与燃气轮机类似。涡轮通过轴与安装在空气过滤器与吸气管之间的压缩机相连。压缩机把空气压缩到气缸中。
气缸排出的尾气流过涡轮叶片,使涡轮旋转。 流过叶片的尾气越多,涡轮旋转速度就越快。
在连接涡轮的轴另一端,压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵,它在叶片的中心位置吸入空气,并在旋转时将空气甩到外面。
为了适应高达150,000转/分的转速,必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸,所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上,这些油从轴四周恒定抽入。这可以起到两个作用:一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度,另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。
在为发动机设计涡轮增压机时,需要权衡许多利弊。在下一节,我们将了解一些需要权衡的因素,并说明其如何影响涡轮增压机的性能。
过度增压 由于空气在涡轮增压机的压迫下进入气缸,然后又被活塞进一步压缩(请参考汽车发动机工作原理示例),所以发生爆震的危险会增大。爆震之所以会发生,是因为空气被压缩时温度会上升。空气温度可能在火花塞点火之前就升高到足以点燃燃料的程度。安装涡轮增压机的汽车通常使用高辛烷值燃料,以防止发动机爆震。如果增压压力确实非常高,就必须降低发动机的空气压缩率,以防止爆震。
涡轮增压机的一个主要问题是:当踩下油门时,发动机不会立即产生增压,而是需要几秒时间使涡轮提升转速,之后才能产生增压。这样就产生了延时感,即踩下油门后,要等涡轮转速上升,汽车才会加速前进。
减少涡轮延时的方法之一是减小旋转件的惯性,这主要通过减少旋转件的重量来实现。这样就使涡轮和压缩机能够更快地加速,更快地产生增压。减小涡轮增压器的尺寸是降低涡轮及压缩机惯性的一个有效方法。小型涡轮增压机在发动机低转速时能更快地产生增压,但无法在发动机处于高转速、更多空气进入发动机时产生更多的增压。同时,发动机高速运转时,更多的尾气会经过涡轮,还可能存在使涡轮转速过快的危险。
大型涡轮可以在发动机高速运转时产生较多的增压,但因为其涡轮和压缩机偏重,以致加速缓慢,从而产生较严重的涡轮延时。幸运的是,我们可以通过一些小窍门来克服这些问题。
多数涡轮增压机都有一个废气泄放阀,由于它的存在,我们可在采用小型涡轮增压机降低增压延时的同时,防止发动机高速运转时涡轮旋转过快。废气泄放阀是一个阀门,它使排出的废气绕过涡轮叶片。废气泄放阀能感知增压压力。如果压力过高,废气泄放阀就会指示涡轮旋转太快,此时废气泄放阀使一部分尾气经过涡轮叶片,从而降低涡轮叶片的转速。
一些涡轮增压机用滚珠轴承代替液压轴承来支承涡轮轴。但它们不是普通的滚珠轴承,而是用高级材料制造出的高精度轴承,用以应对涡轮增压器的速度和温度。涡轮轴旋转时,这类滚珠轴承承受的摩擦力小于大多数涡轮增压器液压轴承中的摩擦力。同时还允许使用略小、略轻的轴。这样涡轮增压器加速更快,进一步降低了涡轮延时。
陶瓷涡轮叶片比大多数涡轮增压器中使用的钢制涡轮叶片要轻。 同样,这也使涡轮能更快地加速,从而降低涡轮延时。
有些发动机同时使用两个不同尺寸的涡轮增压机。较小的一个可较快地加大转速,降低涡轮延时,而较大的一个在发动机高速旋转时能产生更多增压。
空气被压缩时,温度升高;而空气温度升高时,就会发生膨胀。因此当使用涡轮增压时,空气在进入发动机前就已经因为压缩生热而产生了一些膨胀。为了提升发动机动力,需要使更多的空气分子进入气缸,而并不一定要产生更多的气压。
中间冷却器或进气冷却器是外观像散热器一样的附加组件,只不过空气同时从中间冷却器的内部和外部经过。涡轮吸入的空气通过密封管路流过冷却器,而发动机冷却风扇吹出的冷风从它外部的散热片流过。
在来自压缩机的压缩空气进入发动机之前,中间冷却器会将其冷却,从而进一步提升发动机的动力。这意味着,如果涡轮增压机在337千帕的增压下运转,中间冷却器就会产生337千帕温度更低的空气,这些空气密度更高,含有的空气分子比温度较高的同气压空气多。
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(参数配置上市专题)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A61.8T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(参数配置试驾))、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,有人说很安全啊
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,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。 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。
何谓太保,就是TURBO—涡轮增压系统的中文译音,全称应该是TURBOCHARGER。目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统引擎的车型并不多,基本上都是集中在几只牌子上,而且都属于中型级别以上,如VAG旗下,VW的PASSAT?1.8T、BORA?1.8T;国产AUDI的A6?1.8T、A4?1.8T,进口的TT、ALROAD?QUATTRO?2.7T(V6?Biturbo);更高级的就有SAAB的9-3、9-5;至于顶的非BENZ的S600(5.5L?V12?TWIN-TURBO)莫属等等(当然还有一票柴油车,但将在另篇论述)。如果算上国外有量产的车型,则是多胜收:最为车迷们津津乐道的莫过于那一堆日本的高性能跑车,NISSAN?SKYLINE?GT-R(BNR34)、MITSUBISHI?LANCER?EVOLUTION(CX9A)、SUBARU?IMPREZA?WRX?STi(GDB)、TOYOTA?SUPRA(JZA80)、MAZDA?RX-7(FD3S)等。而对于一般用户而言,买台“带T的”就是涡轮增压车型后的第一个反应就是:“比普通车的自然吸气引擎车动力强劲了不少!
的确,涡轮增压引擎得益于它与众不同的工作原理,使其拥有优异的升功率表现,相对于同功率的NA车,在相同的动力输出数据和非极端使用条件下,油耗方面的未必会比NA车差。而且,其最大的优点就是升级、改装的便利性和原厂就具备的性能提升潜力也非自然吸气发动机可以媲美的。
原理虽然简单,但是涡轮本体其实就是一件高科技产品。目前,世界上有相当多的涡轮增压器品牌,例如改装界广为人熟知的HKS、GREDDY、APEXi、WETTERAUER、MTM、NEUSPEED,大部分都是由三大著名厂商:IHI、KKK、GARETTE及MITSUBISHI、HITACHI等代工生产的。而国内改装界最知名的,莫过于KKK了,KKK其实规模不及GARETTE,但就因为国内保有量最多的汽油涡轮增压车:BORA?1.8T所使用的K03便是该厂的出品,所以如果一旦涉及VAG车系改装,首选的必然就是KKK的升级产品,例如K04或者K16。
涡轮增压车改装,不外呼果两招:改大涡轮,增加出风量;改大增压值,令进入气缸的混合气量更多。讲是很简单,但真正改起来就并不是一件容易的事了。就拿目前最多人改的VAG?1.8T系列引擎而言(引擎型号有诸如AWT、BFB、AVJ、AUM、BAM、APX、AGU、AQA、ARZ等等),国内基本上可以选择既改装套件并不多,计有ABT、OETTINGER、APR、NEUSPEED、MTM几个,但如果讲到真正的行家里手,也就是既注重性能(微调)也注重耐用性的,就非ABT、OETTINGER这两家来自德国的殿堂级改装厂莫属,两家都是专门改装VAG车系的高手,产品形式相近,价钱轻微有差距,两部厂车都属于很讲究平衡性的那种改装方法,特别是OETTINGER,因为在1.8T这副引擎上,其与VAG同为系统开发商,所以在如何更好发挥该引擎上具有无所比拟的优越性。至于NEUSPEED、MTM或者APR都是改装动力系统的个中老手,当然,作为几大改装界的世界级名厂,在改动涡轮增压系统时,都会运用到各自对动力性能的理念,简单点就是会在不同程度上对3号升级为4号涡轮的本体实施相应的修改,例如增大压缩腔、切削涡轮叶片等工序,以求涡轮在运作是可以达到原装KKK?K04所不及的性能,例如减少涡轮迟滞现象等。
改装涡轮,是一门相对复杂的工程,改装前的计划,安装及调试时的耐心和细致,足以影响日后使用的持久性和性能发挥。当中有几点真的要注意:首先,改装涡轮并非简单地更换涡轮本体就算改装,最关键的是周边的使用平台环境同样要升级,例如VW?1.8T原装的是使用KKK?K-03涡轮本体,最大增压值是0.3?bar./瞬间最大增压值为0.5bar.?(最大增压值即系恒时增压值,简单D讲就系车辆匀速形式时既涡轮增压值;瞬间增压值一般出现在突然加速之时,ACTUCTOR开启前既增压值)马力输出为147匹/5700转;升级一般就是更换成不同品牌的K-04型套装产品,大部分的涡轮主体的A/R值为60,最大可以对应到300匹以上的马力输出,但因为国内的改装店因为技术上的原因一般不会对AUM/BAE引擎本体进行强化及降压缩比工序,所以比较安全的最大增压值一般设定在0.8bar~1.0bar之间,马力可以到达230匹左右,问题来了,好像某些厂家提供的产品,其改装套件(套装内只有涡轮本体、CHIPS、垫片)主要是通过修改ECU内主控制CHIPS提高增压值,令马力上升就了事,而其他一些周边辅助零部件一律需要用家另行购买。再看如ABT、OETTINGER一类的专业改装厂,套件内包含了整套辅助部件,如入风批(INTAKE?PIPE)、死气蕉、喷咀(INJECTOR)、回油阀(PRESSURE?REGULATOR)、电脑(ECU)、排气中鼓(FRONT?SILENCER)、尾鼓(REAR?SILENCER),这样的搭配原因很简单,就是为了使用套件的用户可以在涡轮性能提高的同时,整个引擎各部分的平衡性不至于被破坏,令诸如新鲜空气、燃油、排气等各要素间形成一个保证着涡轮可以长时间正常运作的环境。同为TURBO改装的AUM/BAE引擎,同样增压值设定下,某些套件可以达到的最大马力只有215匹/5700转,而ABT的改装套件则可以于5400转时达到230匹的马力输出,虽然差距只是小小的20匹,但从改装角度上而言,足以看得到整套改装涡轮套件的平衡性造成的性能差别和车辆电脑设定的功力高低。
第二点就是车架的问题,这部分其实在改装动力系统就应该先行完成的,但本文主要是讲涡轮,所以变成第二点。广义上的车架强化,除了对车架本身的强化以外,还应该包括传动系统、制动系统和行走系统等几个部分,都要随之作出相应的调整。车架强化上,包括了一些很例牌的动作,如加塔顶撑杆(TOWN-BAR)、车内撑杆(ROOM-BAR)、防倾杆(STABILISATOR)等等;行走系统的强化一定不能少,动力输出的提高,必然导致原来的传动系统不堪重负,轻则烧离合,重则断传动轴,所以在提升动力时,连带诸如离合器、波箱、尾牙等;制动系统同样非常重要,好像OETTINGER的动力提升套件中就包含了一套前320mm刹车碟加四活塞制动卡钳,用意就是可以停得住230匹的车,不然,单改涡轮不足已给驾驶者一个安全的驾驶环境,套用一句玩车人口中常说的话:能放能收的才是好车!