涡轮增压,力大砖飞,保时捷进一步发扬光大

涡轮增压,力大砖飞,保时捷进一步发扬光大
2024年06月21日 21:09 杰超爱玩车

在中国新能源汽车还没全面崛起的2020年之前,相较于自然吸气,谈及涡轮增压,似乎是一种更高端的汽车技术装备名词。

涡轮增压技术,这一原本诞生于F1赛事的车用技术,真正下放到20万以下价位的家用车当中,并且大规模走进寻常百姓家,似乎是在2010年后。

当下的2024年,随着中国新能源汽车进程势不可挡,纯电动车型销量逐渐走高,也许在不久的将来,涡轮增压技术将随着纯燃油车的式微乃至于消失,大多数未来的购车车主将不会对其有所关注。

如果此时再不聊及涡轮增压技术,也许有那么一天,新一代年轻人购买的都是纯电动车,这批用户自始至终都不会去深入了解究竟什么是涡轮增压技术。

我本来也不曾特别关注涡轮增压,但自前段时间——2024年5月28日,保时捷发布了历史上首款911的混动车型——第八代911中期改款992.2 GTS,该车型混动版本搭载了保时捷的非插电式混动技术,并且引擎上采用了波舍尔登峰造极的混动系统,再度引起了我对涡轮增压技术最新前沿进展的关注。可以说,992.2的GTS搭载的废气电动涡轮增压,再次将涡轮增压技术推向了新高度。

谈到涡轮增压技术的分类,首先得了解什么是涡轮增压。

我们都知道,车载内燃机需要进气、压缩、做工、排气四个冲程构成一个循环。这个循环过程,车辆内燃机需要油气混合物进行燃烧,释放能量(热量),进而推动活塞移动做工。并且一般来说,气缸体积越大=发动机排量越大,目的是为了能容纳更多的油气混合物,进而点燃瞬间产生的马力和扭矩也就越大。但引擎的开发受制于技术及成本的考虑,普通车型通常不会把汽油机气缸体积做得特别大,研发工程师开始考虑,如何能在气缸体积不增大的情况实现同一时间内进入更多的油气混合物,进而产生更强的动力输出呢?办法只有一个,就是加大进气量,同时为了满足特定的油气混合比,喷油嘴同步加大喷油量。

如何给气缸泵入更多的空气呢?依靠自然吸气是不行的了,尤其是高海拔的高原地区,工程师依靠电动水泵的原理获得了灵感,想到了空气气泵——既然液体的水能为泵所抽取,为什么气态的气体不能被抽取呢?涡轮增压装置本质就是一台利用蜗牛造型设计的「空气压缩机」,给空气上上强度,给气缸推入更多的空气量。如果把进入引擎的空气比喻成“一辆车”,那么吸气冲程相当于“前轮驱动——人拉车”,那么涡轮增压相当于“后轮驱动——人推车”。吸气冲程+涡轮增压,就相当于一辆车同时被“前拉后推——四轮驱动”。这时候,就大力出奇迹了,相较于自然吸气的“吸气冲程”,涡轮增压的加持能让相同排量的气缸内吸入更多的油气混合物,进而迸发更大的马力扭矩。

这绝非是噱头,如比亚迪海豹DM-i,同样1.5L排量,涡轮增压的1.5T发动机最大功率为102Kw,最大扭矩为231N·m,自然吸气的1.5L发动机最大功率为81Kw,最大扭矩为135N·m,前者功率、扭矩比后者分别高出26%、71%。在价格上,前者车型贵出1万,这也许是涡轮增压技术的「实现成本」,在意性能的用户,真的值得多掏1万为此埋单。

①废气涡轮增压

最高端的食材往往只需要最简朴的烹饪方式,涡轮增压也一样,最先诞生的涡轮增压最简单的实现方式是对引擎排气冲程后的尾气进行“二次利用”,气缸排出的废气在进入三元催化器被处理之前,先经过涡轮,吹动涡轮上的叶片,进而同轴轴体开始高速旋转,进而带动链接在同一旋转轴上的进气涡轮的叶片也高速旋转,从而创造出压强差,往气缸内泵入更多的空气,某种程度上,涡轮增压的应用也是提高发动机热效率的一种实现方式——废气循环再利用!

涡轮增压技术的应用,涡轮装置轴体转速非常高,涡轮轴体最高转速可达135000RPM,这几乎是引擎转速的10倍以上;涡轮内空气压力最大可达5Bar,给气缸体带来了极大的考验压力,所以涡轮增压车型对冷却散热以及机油润滑等工况品质的要求更高。

如一汽·大众Bora,从入门丐版的200TSI手动畅行版到顶配的300TSI自动尊行版,全系搭载了标配涡轮增压技术的EA211发动机,只是排量分别为1.2L、1.4L、1.5L。动力功率分别从85Kw到118Kw不等。

②机械涡轮增压

传统的废气涡轮增压器,因为需要发动机转速上来之后,才能产生更多的废气,才能带动涡轮旋转。在引擎转速较低时(如800RPM以下),无法有效地驱动涡轮叶片旋转,存在涡轮延迟,产生诸如“轻踩油门不走,深踩油门后又窜动”的现象。为了降低起步阶段的动力延迟问题及提升驾驶平顺性,很多高性能车给车子上了机械涡轮增压。所谓机械涡轮增压,就是通过皮带或链条直连发动机曲轴,借用发动机的动力带动泵轮旋转,消除延迟现象。当然,这会损耗一部分的发动机动力,但是因为涡轮的加入带来的动力增强抵消了带动涡轮旋转所需的动力消耗,那就是值得的。

如24年款揽胜SV,其中4.4 V8 SV车型升级搭载来自宝马X5M SUV同款的4.4升V8 615马力双涡轮机械增压汽油发动机,再度引入MHEV轻混技术,最大扭矩达750牛·米,强悍得一笔!

③电动涡轮增压

第三种实现空气增压的方式,就不得不提驾驶者之车的缔造者——保时捷了。新的保时捷911 GTS 2024款引入了Turbo-Hybrid混动系统,为动力叠加更强大的Buff。

保时捷工程师利用赛车运动中所积累的知识来为新款 911 Carrera GTS 车型设计混动系统。T-Hybrid 动力系统不但重量轻,而且性能强大,该系统配备全新研发的无废气门的电动涡轮增压器仅使用一个涡轮增压器而非之前的两个,可确保更富动感、更灵敏的动力传输。电动废气涡轮增压器。集成式电机位于压缩机与涡轮之间,可瞬间提升涡轮增压器的转速以实现即时增压。涡轮增压器中的这一电机还可用作发电机。它从废气流中汲取能量,产生高达 11 kW (15 PS)的电能。可增压可发电,一个涡轮两种功能,世界首创,试问除了保时捷还有谁懂这独门绝技?

T-Hybrid 高性能混合动力系统的核心是上图这个全新研发的 3.6 升水平对置发动机。

这就是第八代992.2中期改款,保时捷交出的成绩单——911 GTS。

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