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比废气涡轮发明早40多年 为啥还是被淘汰了

2022-09-06 04:00:00 朱鹏飞

比废气涡轮发明早40多年 为啥还是被淘汰了

【卡车之家 原创】时间往前推10年,卡车发动机还是涡轮、自吸平分天下。但在国五、国六排放法规之下,现在的卡车几乎清一色都搭载废气涡轮增压器。有了涡轮的加持,动力更猛、扭矩更大、燃烧更充分、排放更环保,可以说是便宜、量足、质优的典范。

涡轮鼻祖 “鲁氏”机械增压

比废气涡轮发明早40多年 为啥还是被淘汰了

最早的增压器雏形,诞生于1860年,当时是作为通风设备来使用,产品的主要客户多为矿井(通风)、钢铁(冶炼),甚至潜艇部队(柴油潜艇)。直到1900年,德国工程师Gottleib Daimler首次在汽车发动机上安装了鲁式机械增压器,这才与汽车结下不解之缘。

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后来,又出现了一种和鲁式极为类似的双蜗杆增压器。和鲁式增压机一样,双蜗杆增压器也是通过一组蜗杆转子吸入空气。两者主要区别是,双螺旋增压器的蜗杆为一公一母。

双螺旋式增压器工作时,蜗杆转子会不断的压缩转子壳体内的空气,空气从增压器进气口流向排气口时,随着气道的收缩,空气被进一步压缩,使得空气的压缩可以连续进行。

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由于提高了压气效率,且缩小了增压器的体积,因此双蜗杆增压器是现在的主流机械增压涡轮。

当然,机械增压机并不仅限于介绍的这2类,关于机械增压器的更全面的说明,可以点击这里来阅读。

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按照工作原理区分,增压机可以分为容积式增压器和涡轮压气增压器。上面所说的机械增压器均属于容积式增压器。

但为什么现代的主流柴油机都不使用机械增压器而转投涡轮增压器了呢?主要还是因为容积式压缩机的效率不如涡轮增压器

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首先,机械增压器依靠发动机曲轴驱动,无时不刻的消耗发动机的动力,在某些工况下,效率极低。此外,机械增压器噪声大、热负荷大、体积大,各种弊端都使得它性能比很低。

比废气涡轮发明早40多年 为啥还是被淘汰了

而废气涡轮相比机械增压,效率就高出几个量级了。汽缸内做功的是空气和燃油混合后产生的爆炸能量,柴油发动机的排温约为500-600度,燃烧爆炸的做工方式,使得排气压力数倍于大气压力,如此巨大的动能推动直接浪费掉太可惜,而用来驱动废气涡轮能有效提升发动机的效率。

比废气涡轮发明早40多年 为啥还是被淘汰了

《内燃机学》就提到,配备涡轮增压的发动机能比没有配备增压的发动机提高约200%以上的输出功率。

比废气涡轮发明早40多年 为啥还是被淘汰了

而且废气涡轮不仅能间接提升发动机的性能,还能直接驱动发动机的曲轴,提升动力。在沃尔沃的D13TC之上,就有这样一台增压器。废气推动涡轮,通过一系列的传动结构,直接连接发动机曲轴,够粗暴吧。

据沃尔沃介绍,D13TC发动机的Turbo Compound技术可以将曲轴输出的动力提高50马力,燃油效率提高6.5%。

●  编后语

效率低、体积大,使得机械增压迅速被涡轮增压淘汰,货比货得扔也是这么个道理。经过这么多年发展,涡轮增压乃至柴油机也快被混动、电动给取代了。但不变的是,人们对于卡车性能的追求。(文/朱鹏飞 资料:内燃机学;柴油机涡轮增压技术_第2版)

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