相信很多人都听过涡轮增压,但是具体是什么,不少人还是不好解释的。现代社会,汽车涡轮增压已经成熟而普及了,但是摩托车上安装涡轮增压还是一件新鲜的事儿。
不过自从去年川崎发布了新车川崎H2/H2R,该车使用了涡轮增压,短时间内让国内摩托车界热火朝天。那么到底什么是涡轮增压发动机,它的基本结构和工作理是什么?改装达人纷纷给自己的摩托车加装涡轮,那么涡轮增压有什么好处?任何车都可以加装吗?
涡轮增压:
涡轮增压已经有很长的历史可循了,从字面意思理解就是采用涡轮装置来增压。1885年汽车才诞生,当时GottliebDaimler和Rudolf Diesel两位奠定了汽车和内燃机发展史的泰斗级人物就已经通过预压缩空气的方法来实现增加发动机功率。
GottliebDaimler和Rudolf Diesel,中文名字就是戴姆勒和狄塞尔。前者制造了世界上第一辆汽车,而后者则发明了柴油发动机,所以柴油机还有个别名叫狄塞尔发动机。随着社会的进步和发展,全球的汽车企业无论大小几乎都在不遗余力的开发自己的涡轮增压技术,涡轮增压在汽车领域并不算高精尖技术,但是在摩托车上还是比较前端的技术。
涡轮增压就是一个涡轮增压装置,实际上就是一个空气压缩机,主要目的就是最大限度的压缩空气来增加汽缸进气量。原理也不复杂,利用发动机排出废气的惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又随即带动同轴的叶轮,叶轮又把空气滤清器管道送来的空气压缩,并且让这些空气增压进入汽缸。
当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料。相应的增加燃料量,调整发动机的转速,这样可以实现最终的目的:增加发动机的输出功率。
自然吸气:
说起涡轮增压,那么就不得不提自然吸气了,这是汽车早期和大部分摩托车的工作方式。不少人都会看到汽车的配置单有“自然吸气”字样,不少的内燃机都采用自然吸气的方式工作。
这种方式主要工作原理:
利用活塞下行时汽缸内部产生的真空度,借助外界大气压力,将混合气压入汽缸。
自然吸气并不如涡轮增压“高效”,因为自然吸气会受到外界的各种因素而影响汽缸的进气量,无法完美的达到100%,据测试,一般汽油机的容积率大约在65%。即使设计精良的发动机也只能达到80%左右。
容积率直接影响发动机的输出功率,容积率每提高1%,就会大约提高发动机输出功率3%。因此涡轮增压的出现是必然也是时代进步的产物。
综合:
影响发动机输出功率的因素比较多,对于内燃机自身来说,最重要的影响因素就是汽缸内的进气量。
1.改变汽缸进气量的方法有很多,对于自然吸气的车,可以加大节气门的口径,换多喉直喷等,使高转速时可以在同油门深度下,获得更多的空气量。但这种方法在某一转数后,作用就有限了。毕竟自然吸气发动机的空气是靠真空吸入的。在汽缸容积固定不变的情况下,真空吸入空气是有限度的。
2.改用高角度凸轮轴(Hi Cam,借此增加进排气门重叠角度),可以在高转速下获得高动力,但缺点是低转的扭矩较差,而且如果角度过大,会有发动机怠速不稳的现象。所以现在不少的新车都用上可变气门正时技术,再配合可变凸轮轴等技术(如VVTL-i、i-VTEC、MIVEC)……在低转扭矩和高转马力之间取得很好的平衡(大家熟悉的本田CB400的VTEC就是此类技术)。
但是无论采用什么方法,自然吸气还是有极限的,空气始终是被动的进入汽缸:
引擎所需的空气完全依靠活塞下行时产生的负压而进入,即便汽缸吸满了空气,缸中气压也就小于或等于一个大气压。但是涡轮增压的介入就可以轻松提高一倍多的功率。
摩托车可以安装涡轮增压吗?
不少人都想知道摩托车如何改装涡轮,首先问的是能不能改装,笔者可以确切的说:完全可以。川崎H2已经是很好的例子,但是为什么摩托车上使用很少?主要还是成本的问题,不少水车都有改装,简单涡轮到复杂涡轮都有。
上面也说了,涡轮增压的原理就是利用废气二次循环,增加废弃量也就能增加输出动力。但是摩托车的排气量并不大,150CC-1400CC。摩托车排出的废气说到底和汽车比还是小,就意味着花大成本去做涡轮增压,最后收到的动力输出并不比自然吸气高很多。但涡轮增压要开始做功启动,以排气量来说肯定在中等转速之上(4500转左右)但是汽车就不同,1000多转速就可以启动增压。所以导致摩托车涡轮增压成本高收益小。
另外一方面就是安全问题,汽车的安全性是毋庸置疑的,天生就安全,四轮稳是肯定。摩托车两轮生下来就是危险的代名词,机械构造所致。而且增压启动的时候会有很强力的推背感(起码汽车是这样),汽车推推并没有什么不妥儿,但是摩托一推容易翘头,这样是很危险的。所以动力输出的非线性也是摩托车厂商摒弃turbo的原因。
机械增压:
说到增压,那么不得不提机械增压,同样是增压但是方式不同,涡轮是靠废气增压,机械增压则是靠发动机的余转来加压。不少车友也改装了机械增压,改装了机械增压的摩托带来的问题就是:
想停的时候根本停不下来,不容易控制,事故多。
最后:
最后笔者想说的就是,涡轮这种装置可不是随便就能装的,需要专业人员去调校,输出功率的提高就会带来的发动机的负荷,这个时候我们还需要考虑各个部件的承重配比,强化各个部件是必然的,变速箱齿比也需要考虑。
涡轮会产生大量高温,冷却系统需要强化,如果摩托车发动机的汽缸壁很薄,受压能力弱还会出现爆缸。增加发动机的动力还可以减轻车重来增加的,不要总想涡轮了哈哈。比如杜卡迪1199 Superleggera,该车全车仅仅153.9千克,车身很多材料采用碳纤维材质,连单边后摇臂也改成了碳纤维的,车架由不锈钢改成了钛合金材质,各种方式减轻车重。