为什么涡轮增压不能启动就开始介入?

站在工程师的角度回答一下这个问题,其实在发动机的开发过程中,我们非常想要涡轮增压发动机启动之后,涡轮立刻介入,毕竟现在涡轮增压发动机普遍存在的问题就是,发动机转速提升后,涡轮突然介入,造成发动机动力输出不线性,反映到车辆上,便会影响车主们的驾驶感,造成车辆动力加速不线性。而涡轮增压器提前介入,是可以解决这一现象的,所以,我们在开发涡轮增压发动机时,尽可能让涡轮增压器早介入,毕竟涡轮增压器由静止到稳定旋转是是需要时间的,提前介入可以减缓涡轮增压器加速延迟的现象。


涡轮增压器工作原理

涡轮增压器实际上是由一个同轴的涡轮和叶轮组成,涡轮连接发动机排气管,利用发动机的排气能量,驱动涡轮旋转,涡轮带动同轴的叶轮,叶轮直接与发动机进气系统相连,叶轮转速越高,发动机进气量越大,发动机缸内做功越多,车辆动力也就越足。


发动机怠速工况分析

理论上来说,我们是不需要发动机怠速工况的,主要是因为发动机在怠速的情况下,车辆不移动,但是发动机还耗油,所以,发动机怠速转速在标定的时候,怠速转速越低,车辆对应的油耗也就越低,我们做的工作是尽可能降低发动机怠速转速。但是发动机怠速转速不可能无限低,主要是因为发动机转速太低,500rpm以下,发动机怠速转速会非常不稳定,甚至于说,发动机会随时熄火,所以,现在的四缸发动机基本上都处于600~750rpm之间。

涡轮增压器是一个机械零部件,它是存在惯性的,也就是说,当我们驱动涡轮增压器时,涡轮增压器是有阻尼的。发动机在怠速的情况下,进气量本来就很低,发动机排气量也非常少,此时如果再驱动涡轮增压器,涡轮增压器不但不会增压,反而会出现负载现象。这就是我们常说的“涡轮负压”现象。发动机怠速的时候,发动机尾气会通过涡轮增压器的旁通阀排出,尽量绕过涡轮增压器。

当发动机转速提升至1000~1100rpm时,发动机为气量充足,此时涡轮增压器才会对发动机的进气量产生正压作用,这个转速才是涡轮增压器真正的介入转速。

涡轮增压最新设计理念

为了减小涡轮增压延迟现象,现在很多车企都在减小涡轮增压器涡轮和叶轮大小,采用较小的涡轮增压器,降低涡轮增压器的惯量,涡轮增压器发动机介入转速会显著降低,这种情况下,可以显著降低涡轮发动机的延迟现象,发动机动力输出线性感显著增加,但是由于涡轮叶片太小,它对发动机进气量的增加作用有限,所以,显著很多小排量发动机,都在使用较小的涡轮,车辆的响应性显著增加。

综上所述,工程师们也在努力改进涡轮增压器介入转速值,但由于机械结构本身固件的原因,想要降低,谈何容易?