為什麼渦輪增壓不能啟動就開始介入?

平安是福2009


首先要說明一點,這個介入一詞指的是什麼?在絕大多數朋友眼中,將渦輪增壓發動機最大扭矩平臺轉速區間錯誤的當成了介入轉速,如下圖這般將1800-5500峰值扭矩平臺轉速區間錯誤的認為成是渦輪的介入轉速,實際上這種思維完全偏離了方向!渦輪的介入一詞本不應該存在,如果非要解釋介入是啥意思,那麼可以理解成渦輪建壓,也就是渦輪增壓器真正開始提高進氣歧管壓力(正壓)的時後;請將渦輪建壓(介入)、渦輪遲滯、以及峰值扭矩平臺轉速區間區分理解,千萬不要混到一起!

渦輪增壓為什麼要啟動就介入?

渦輪增壓發動機啟動就介入的目的是什麼?讓車子在原地怠速階段渦輪也可以起正壓?使渦輪可勁的往燃燒室裡灌氣,然後噴油嘴可勁的噴油?這麼做完全是在浪費燃油!我們需要渦輪增壓是為了提高動力,啟動就介入有什麼意義麼?渦輪全程建壓做得到,只要把旁通閥拆了(堵死),渦輪增壓器就能時刻都保持起壓狀態,只不過轉速低的時候、起的壓力低!還是那句話渦輪遲滯與什麼時候介入完全是兩回事,地板油起步、渦輪瞬時介入(起壓),這算不算啟動就介入?但同樣還是會遲滯,所以千萬別把渦輪建壓與遲滯畫等號!


並不是所有時刻都需要渦輪去建壓的,比如上文提到的原地怠速狀態、帶擋蠕行狀態、低速行駛狀態等等,這些情況下是不需要渦輪建壓的,渦輪建壓、歧管壓力增加、扭矩增加,而油耗也會增加!那增大的扭矩不是白來的,而是靠燃燒更多的汽油換來的,所以不要認為渦輪全程起壓是好事,全程起壓依然解決不了遲滯問題,而油耗還會大幅度的提高,這樣的發動機根本沒法用;而實際上渦輪什麼時候起壓是通過油門深度來判斷,起步地板油,旁通閥徹底關閉,渦輪瞬時起壓;而壓力的大小,則與實際轉速有關(所以想要渦輪時刻起壓,是可以做到的,時刻地板油就完事了)!



渦輪增壓技術靠什麼來控制起壓?

其實通過上圖我們很容易看出渦輪增壓技術的起壓原理;圖片中左側是排氣端渦輪、右側是進氣端渦輪,排、進氣端渦輪同軸相連,也就是說只要排氣端渦輪開始旋轉,進氣端渦輪就必然開始旋轉,而這個時候就開始氣壓,只不是過壓力大小的問題,但產生壓力是必然;從圖上我們能看出,只要有廢棄經過渦輪,那麼廢氣端渦輪就會旋轉,而必然帶動進氣端渦輪旋轉並開始建壓,所以以當今的技術實現渦輪增壓發動機點火就起壓(介入)是完全可以做到的!


正如上文所描述的那樣,渦輪增壓發動機點火就介入有什麼好處?渦輪起壓伴隨而來的就是進氣量增大,而進氣量增加必然導致噴油量增加,這樣就帶來了更高的油耗,試問全程增壓的發動機誰敢買?所以渦輪增壓發動機並不是不能啟動就介入,而是如此操作並沒有任何的好處,還會增加不必要的油耗,所以主機廠的工程師就在排氣端渦輪的前端引入了廢氣旁通閥機制,當渦輪增壓發動機不需要渦輪進行起壓(介入)的時候,旁通閥全開,廢氣不經過廢氣渦輪,而直接排出(此時渦輪幾乎是不會轉動,比如原地怠速時);而當需要渦輪進行起壓的時候,廢氣旁通閥會逐漸關閉,當關閉時所有的廢氣就會全部經過排氣端渦輪!所以渦輪增壓發動機在技術層面上是完全可以做到點火就介入(起壓)的,只需要把廢氣旁通閥卸掉就可以了,這對主機廠來說很容易、還可以降低成本,只不過這樣做對廣大的汽車用戶又有什麼好處呢,除了油耗大幅度上升,別無其它的優點!

渦輪是否起壓是根據實際的需求,通過油門深度來決定是否需要起壓;而通過發動機的轉速來決定起壓的壓力大小(這裡要注意起不起壓與壓力大小是兩碼事),實際上壓力大小是由廢氣量來決定的,但是否起壓則是看旁通閥的開閉狀態,如果旁通閥徹底關閉、或者被拆除掉,那麼只要渦輪增壓發動機點火,廢氣端渦輪就會旋轉,只要進氣端洩壓閥也處於關閉狀態(或拆除),那麼就等同於發動機點火就介入了;所以不要認為渦輪全程介入(起壓)有多難、多高端,其實很簡單,只不過這麼操作的後果也很嚴重,所以主機廠自然而然的不會這麼做;渦輪建壓、建的是歧管壓力,歧管壓力與扭矩成正比,歧管壓力增加、發動機釋放的扭矩必然增加,而發動機增加的扭矩不會憑空而來,而是拿汽油換來的,所以渦輪增壓發動機如果保持全程起壓狀態,油耗是非常驚人的、是普通汽車用戶所不能承受的;所以渦輪增壓發動機可以啟動就介入(增壓),但不能這麼做!

至於遲滯可以這麼理解,遲滯與渦輪是否起壓沒有因果關係,渦輪的遲滯並不是因為渦輪增壓發動機不能時刻保持增壓狀態所導致的,而是由於這渦輪增壓發動機存在不穩定的流量範圍,原因就是在建壓(起壓/介入)時,產生不可避免的流動遲滯,而引起氣流在相關零件表面邊界層處的分離現象,這才是引起渦輪遲滯的原因,與是否保持全程增壓狀態沒有任何的關係,即便渦輪全程增壓,該遲滯還是同樣會遲滯!


非專業車評


在目前的科技水平下,人類還無法做到讓渦輪增壓在啟動時就介入工作。在解釋清楚這個問題之前,我們首先要加深一點對渦輪增壓得理解。

渦輪增壓的工作原理


我們常說的渦輪增壓器(Turbo)實際上就是一個空氣壓縮機。它是利用發動機排出的廢氣作為動力來推動渦輪室內的渦輪(位於排氣道內),渦輪又帶動同軸的葉輪(位於進氣道內),葉輪壓縮由空氣濾清器管道處送來的新鮮空氣,再灌入氣缸。當發動機轉速加快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步加快,空氣壓縮程度就得以加大,發動機的進氣量相應地得到增加,就可以增加發動機的輸出功率了。


發動機剛啟動時的渦輪狀態


當發動機處於啟動狀態的時候,其實渦輪與葉輪是在正常旋轉的,只是不會產生增壓效果,這就好比家用的電風扇。如果檔位越高風量也越大,而在扇葉的轉速下降到一定速度時雖然扇葉仍然在旋轉,但是我們並不能感覺到風量,此時的狀態就與啟動時的渦輪的狀態非常相似。


渦輪遲滯


那麼為什麼我們不能在發動機啟動時,就讓渦輪的轉速達到增壓的效果呢?首先我們要明白渦輪增壓壓力值的大小取決於葉輪的轉速,葉輪又與驅動輪渦輪同軸,那麼驅動輪渦輪轉速則成為了影響增壓器是否介入的關鍵點。渦輪的動力來源完全取決於汽車發動機當前的排氣量,而在發動機怠速或者轉速偏低的情況下,排氣量是無法讓增壓器正常介入的。只有當發動機轉速升高後,排氣量達到當前渦輪增壓器的工作要求才能使得增壓器介入工作,而這之間的過程我們就稱之為渦輪遲滯。


既然渦輪增壓器是一個人工製造件,那麼肯定也會存在型號之分。簡單來說就是渦輪自身排量的大小。一般來說排量越大的渦輪體積也會越大,需要渦輪介入的能量也會越多,最終增壓的壓力值也會越大,提供發動機更多的空氣使得發動機爆發出更強大的動力。那麼是不是配備越大的渦輪動力就會越強呢?在不考慮發動機機械磨損以及承受能力的情況下的確是這樣的。但是我們不能忽略一個問題,越大的渦輪介入的能量需求也是越多的,那麼造成的缺點就是渦輪的遲滯會更加的明顯。


綜上所述,隨著對環境控制的日益嚴格,發動機排量逐漸減小,而在小排量發動機上都會配備小排量的渦輪增壓,這種渦輪介入工作快又能滿足增壓的需求,渦輪遲滯的感覺非常短,對於正常駕駛來說已經基本沒有影響,所以我們完全沒有必要太過糾結渦輪在啟動時無法介入的問題了。


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馬頭人車庫


不是不想啟動時渦輪就介入,而是根本做不到!

渦輪增壓發動機目前的介入轉數最低在1000轉左右,實際上,“渦輪介入”這個詞對於一般人來說可能難以理解,我們可以用渦輪正壓、負壓來解釋可能更容易理解一些。


渦輪增壓器存在“負壓”和“正壓”兩個工況

所謂的渦輪增壓器實際上是由同軸的兩個渦輪組成,一個渦輪放置在排氣通道內,被髮動機尾氣推動,另一個渦輪放置在進氣道內,尾氣推動渦輪旋轉,同軸的渦輪被帶動旋轉壓縮空氣,實際上只要發動機點火運轉,渦輪就已經被尾氣推動旋轉了,只不過發動機在低轉速時,尾氣量有限,渦輪轉速相對慢一些罷了,這時候,渦輪不僅起不到起不到壓縮空氣的作用,甚至會有些阻力,這時候就是“渦輪負壓”。


而當發動機轉速達到一定時,比如現在有些車型設計在1000轉時,尾氣量足夠推動渦輪高速旋轉,當渦輪轉速達到一個臨界值時,渦輪產生正向壓力,此時就是“渦輪正壓”,也叫介入轉數。需要特別說明的是,渦輪正壓介入不等與立即達到最大扭矩,還是需要一定的延遲才能達到最大扭矩。

渦輪葉片存在“慣性”,不可能在發動機啟動時就介入。

渦輪增壓器的渦輪葉片溫度很高,最高可以達到1000℃,轉速很快,可以達到20萬轉左右,因此,渦輪葉片一般由鎳基耐熱合金、陶瓷材料或者鈦合金製造,雖然隨著科技的進步啊,渦輪葉片慣性越來越小,但是仍然是不可避免的有一些慣性,發動機怠速運轉時的尾氣是不可能推動渦輪葉片達到足夠的轉速的,這也就是現在的渦輪增壓發動機最低介入轉速在1000轉以上的原因。

渦輪葉片慣性不同,增壓表現也不一樣

渦輪葉片慣性越小,越容易被推動,相應的增壓效果也就越差,渦輪葉片慣性越大,越難以被推動,但是達到一定轉數以後,增加的效果會更好,因此現代的渦輪增壓發動機在選用渦輪的時候要綜合考慮介入轉數和增壓效果,總的來說,小排量渦輪增壓發動機一般採用小慣量渦輪,大排量渦輪增壓發動機一般採用大慣量渦輪。

高檔的渦輪增壓發動機往往採用電子渦輪和尾氣渦輪串並聯接力的方式增壓

為了獲得更大的增壓效果,一些性能版的渦輪增壓發動機通常採用雙渦輪增壓、電動渦輪和尾氣渦輪增壓組合等方式提升動力,比如奧迪的SQ7就有一個電動渦輪和雙渦輪增壓串並聯的方案,在低轉速時採用電動渦輪增壓,在發動機高轉速時,採用兩個渦輪增壓串聯的方式進行增壓。沃爾沃的Drive-E 2.0T發動機也裝備了3個渦輪增壓器,低轉速時使用電子渦輪,高轉速時使用尾氣渦輪增壓。

電動渦輪增壓器只不過是輔助增壓的作用

電動渦輪就是為了彌補尾氣增壓在發動機低速時渦輪不介入的缺欠而設計的,電動渦輪增壓器最高的轉數只能達到7萬轉左右,這還是在48V電源的情況下產生的,對於普通的12V供電的車來說。電動渦輪一般最多隻有幾千到1萬轉,增壓的效果實在是有限,因此也只能是作為輔助增壓。

某寶上賣的電動渦輪增壓靠譜嗎?

非常不靠譜,就是個坑爹貨。一般汽車工作電壓只有12V,電動渦輪增壓器需要非常大的電流才能夠獲得足夠的轉數,某寶上賣的所謂的電動渦輪增壓器,就是個扯淡的玩意兒,不僅不能夠起到增壓效果,還會影響高速進氣性能,增加油耗。


眾口說車


關於渦輪增壓器工作的一些話題,壹車熱評覺得首先需要糾正的一個說法就是“渦輪介入”這個詞,因為從機械工程的角度來說,壓根就沒有“渦輪介入”這個詞彙,而很多媒體人口中常唸叨的,當發動機達到某個轉速點時增壓渦輪便開始“介入”工作,這種說法從根本上來說就是錯誤的。

增壓渦輪從發動機啟動的那一刻起,它就已經開始運轉了,但由於渦輪內部的轉子是金屬材質,它本身就具有一定的重量和運轉阻力,因此汽車在低速狀態下行駛時,發動機排出的廢氣可能無法完全驅動轉子進行正常轉動。


也就是說,此時發動機的廢氣無法完全推動增壓渦輪的金屬葉片,並達到驅動空氣壓縮機工作時所需的轉速條件。所以這才會出現在達到某個轉速點前,帶T發動機的工作狀態就如同一臺自然吸氣車。

而增壓渦輪在達到全力工作時會有一個臨界點,也就是產生我們所謂的“渦輪遲滯”現象,會有給人一個動力輸出的突兀感。所以這就造成了為什麼大家會覺得發動機啟動時,增壓渦輪沒有工作的原因,但實際上渦輪增壓器始終是處於工作之中。


此外,我們還會經常在一些媒體的文章上看到他們會這樣寫:某車型的渦輪增壓器會在某個轉速位置開始介入。如果真的很想用“介入”這個詞的話,那用“洩壓閥介入”會比較合適,而不是“渦輪介入”。

前面已經說了,增壓渦輪是發動機啟動就開始運轉,因此它在隨著發動機轉速提升的過程中,也就不存在什麼介不介入的問題。而和增壓渦輪一起工作的另外一個部件:洩壓閥,它才是決定這臺渦輪增壓器,何時能輸出設定峰值扭矩的節點所在。


洩壓閥一般分為兩大類:進氣洩壓閥和排氣洩壓閥,然後再由此進行細分。它的工作程序是按照ECU設定執行的,原理是通過檢測增壓渦輪輸出氣體的壓強高低,來判斷此時壓強是否超過ECU設定的臨界值。一旦超過,電腦就會對電磁線圈進行通電或斷電控制,從而完成對洩壓閥的開啟或關閉控制。

我們可以把增壓渦輪簡單的認為它就是一臺鼓風機,它會不停地給發動機灌入高壓縮的空氣,只是這個風量會隨著發動機輸出功率的變化而變化。但發動機在工作時所能承受的壓強是有限的,在面對增壓渦輪不間斷的高壓氣體輸入時,我們就需要用洩壓閥來控制增壓值的臨界點。


也就是說當發動機在達到某個設定轉速值,它排出的廢氣能夠驅動增壓渦輪的鋼製葉片完全轉動,並帶動空氣壓縮機正常工作時,洩壓閥開啟。此時多餘的高壓氣體將會通過洩壓閥被排出,並由此保護渦輪和節氣門的工作能夠正常運行。

而當你鬆油門時,由於此時節氣門的開口角度會變小或直接關閉,因此氣流會在節氣門這裡受到很大阻力,而發動機在這個時候又不需要增大自己的進氣量,因此此時洩壓閥也會呈開啟狀,以此釋放相應的氣體壓強。


其實隨著發動機轉速的攀升,有的帶T發動機如果你仔細聽的話,你會聽到從發動機那裡能傳來洩壓閥工作的聲音。當聽到了這個聲音時,那就意味著增壓渦輪已經達到正常工作時的外界條件,帶T發動機的輸出扭矩已經接近它的最大設定值,所以很多改裝車主都特別喜歡聽這一聲“銷魂曲”。

綜上所述,題主問為什麼渦輪增壓不能啟動就介入?首先這個問題的說法從專業的角度來說,描述就是錯的,因為渦輪從一開始就工作了。


只不過說它在未達到設定值之前,它的工作狀態並沒有完全展開,在洩壓閥未介入之前,帶T發動機在理論上的最大輸出扭矩還無法實現。而且不同的帶T發動機,它的最大扭矩輸出值是由洩壓閥介入時的洩壓壓力而定的,而並非大多數媒體人口中的發動機轉速。

只不過我們說“在某某轉速達到峰值扭矩”,這種說法要比告訴你“當在某某壓強達到洩壓閥洩壓壓力時,發動機爆發峰值扭矩”,要更容易讓人理解。


此外,從觀察渦輪增壓器的工作曲線圖我們也可以知道,在洩壓閥介入之後,帶T發動機也不是立馬便達到它最大的扭矩輸出值。這個最大值一般是在整個扭矩轉速區間的前半段的某處位置,而且在扭矩平臺的末梢處會略有下降。

而在媒體口說所謂的那個扭矩輸出區間裡,在那個最低的轉速值位置,帶T發動機的扭矩輸出值,一般只能達到其最大設定值的80%左右。


壹車熱評


其實工程師太想讓發動機一起動渦輪就有全力工作的能力了,因為這樣就不存在渦輪遲滯的說法了。

渦輪增壓發動機本質上是通過渦輪增壓器把空氣加壓送入氣缸,原本需要發動機自己吸氣,現在是渦輪幫助往裡充氣,自然每個吸氣衝程氣缸裡進入的空氣就更多,空氣多了氧氣就多,氧氣多了就可以多噴油,這樣渦輪增壓發動機就可以以較小的排量實現更大的動力輸出。

但是增壓器想要穩定地給氣缸壓入空氣的前提是增壓器自己能產生足夠的壓力,壓力從何而來呢?當然是增壓器葉片高速旋轉推動空氣產生的。而增壓器怎麼旋轉呢?肯定是發動機排出的廢氣驅動了。但是發動機剛啟動和低轉速時排氣量很少啊,這點排氣量只夠吹動渦輪輕輕旋轉,根本無法驅動渦輪產生足夠的轉速。所以發動機剛啟動時渦輪並沒有辦法進入工作狀態。

不過機械增壓可以,它由發動機直接驅動壓氣機給氣缸增壓,但是怠速和低負荷情況下機械增壓也不會給氣缸增壓,因為當前情況下發動機不需要那麼大動力,再增壓無疑會增加耗油量,增加汙染物排放量,除了對加油站好以外對誰都不好。

現在各個車企發動機都朝著小型增壓方向發展,小排量車排氣量更小,所以廠家都會使用小型渦輪增壓器,它體積小質量輕,更容易被廢氣驅動,可以在較低轉速下產生足夠的增壓壓力。


我是故鄉的雲


朱博士回答:

其實發動機只要運轉,渦輪增壓器也跟著轉動。

大家說的介入點,是指發動機能輸出最大扭矩的最低轉速點。

這個最大扭矩的最低轉速,當然是越低越好;比如600RPM就能輸出最大扭矩,這個車的起步加速能力一定相當牛X。

所以,渦輪介入點降到1000RPM以下,不是不需要,現在做到很困難,準確地說,成本會很高,發動機的高速性能無法兼顧。

如何才能讓渦輪更早的介入?

葉片儘量使用輕量化材料,降低轉子的轉動慣量,同時提高廢氣能量的轉化效率,提高壓氣機的壓縮效率,還要兼顧壓氣機的流量範圍。

下圖是渦輪和壓氣機的葉片和軸,統稱為渦輪的轉子,這套轉子轉速要達到每分鐘10萬轉以上,才能起到給發動機增壓的作用,轉速過低還要增加排氣阻力和進氣阻力。

怎麼才能推高轉子的轉速?

排氣流量要大,能量要多;上面說了,如果轉子的轉動慣量小,更容易被推高轉速。就像風車一樣,風量大,才能轉的快。

排氣流量與轉速成正比,與發動機循環進氣量成正比;

發動機轉速低時排氣流量小,採用小渦輪轉子可以提高轉速,但是渦輪和壓氣機的葉片減小,壓氣機的最大空氣流量也會降低,很難滿足發動機高速時的流量需要,使高速時最大扭矩降低,最大功率減小。

所以,廠家選配渦輪增壓器的時候,要兼顧低速和高速性能,比如奧迪,偏重於中低速性能,卡迪拉克偏重於中高速性能。

請大家補充討論,謝謝。


朱博士白話發動機



渦輪增壓器介入確實需要在1000轉之後,低一點在1200轉就可以達到最大扭矩,晚一點的在2000轉也能達到最大扭矩。渦輪增壓器之所以要在1000轉以後才能介入工作,主要原因是渦輪的轉動是發動機尾氣推動的,發動機只有達到一定轉速排出的尾氣才能推動渦輪增壓器正常工作。因為發動機在低速運轉時排出的尾氣不足,並不能推動渦輪增壓器正常工作,所以渦輪增壓器在滴1000轉之前也就沒法提供足夠的進氣壓力,這就是我們所說的渦輪遲滯現象。
為了降低渦輪遲滯現象汽車廠家也想出了很多方法解決,比如使用雙渦管渦輪增壓器和可變變截面渦輪增壓器降低渦輪遲滯,使用機械增壓和電動渦輪輔助渦輪增壓器等都是汽車廠家想的方法。現在主流的渦輪增壓發動機動力遲滯現象已經更小了,基本上不影響我們正常使用的。


售後服務技術總監


這就好比我們看運動員參加田徑跑步比賽一樣,沒有誰能在起跑階段就爆發出全部力量。都需要經過起跑段,發力段和衝刺段吧。發動機也是一個道理。在發動機啟動怠速階段,轉速一般維持在700-900轉/每分鐘。而此時並沒有達到渦輪工作工況。因為較低的轉速即使渦輪運轉給進氣量的增加也並沒有多大提升。這個階段我們可以看作是起跑段。


而當轉速提升到了渦輪的工作工況(一般在1500轉左右渦輪增壓器開始進入工作工況,個廠家標定不一樣),廢氣量增加進而帶動渦輪增壓器使進氣量也隨之增加,壓力增大(一般在0.5bar左右,個別可能更大)汽車動力增強,提速變得迅猛。這個階段我們可以看做是發力段。

早期渦輪車型在停車後冷卻系統也會隨之停止,導致渦輪的高溫使車輛容易發生自燃事故。但是,現如今渦輪車型都做了相應改變,停車後冷卻系統會對渦輪增壓器等高溫設備持續冷卻直至降低到標準數值後才停止工作。這個也就可以理解成,運動員在經歷了衝刺段後不能馬上停下來,而是圍著跑道在走兩圈的意義了。



希望我的回答能夠幫助到你,很多汽車相關回答,可以關注肥貓說車,歡迎大家一起討論,一起學習。


肥貓的小世界


這個比較複雜,我簡單說一下我的看法。首先為什麼不啟動就介入,這就涉及到了廢氣排出的壓力。你剛啟動了,廢氣排放的壓力是很小的,一般來說是帶動不了渦輪增壓器本體的,然後你掛好檔位出發了,一般情況下都是屬於低負荷的,一千轉以內的轉速基本上是低速低負荷行走,就代表了你根本沒有踩油門或者說油門是非常輕輕的踩的,既然都那麼小心了肯定是為了省油了,那我為什麼要介入渦輪提升動力呢?這種設定都是符合人體工程學的,不需要介入也就沒必要做到一啟動就介入,不過你說是不是技術沒有達到不能做到一啟動就介入渦輪,其實不是的,技術是可以做到的,(最簡單設想一下,工程師只要把怠速轉速調高那不就實現了啟動就介入渦輪了嗎)只是沒這個必要。


WowAuto哇車


渦輪的介入是需要轉速達到一定值才可以的,打個比方,本田目前最新款的十代雅閣,他的渦輪介入就是1600轉速時(車輛起步渦輪值一般是800~1000轉,如下圖),渦輪才開始,他是有一個先後順序的,只有到了這個條件,他才可以正常工作,新人一枚,分析不到位的,各位大哥多多指教



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