
渦輪增壓發動機壽命與自然吸氣發動機
渦輪增壓發動機的使用壽命是否比自然吸氣發動機短,故障率是否會更高?
類似的問題在不同的階段會有不同的答案 。在排氣渦輪增壓技術普及初期,“T型動力”汽車的維修成本確實高于自然吸氣 。
由于材料學技術升級速度的限制,增壓器使用的材料和散熱系統無法保證使用壽命;由于渦輪增壓器渦輪需要以每分鐘數萬轉的高速運轉,其產生的超高溫會加速材料的金屬疲勞(損傷) , 因此渦輪增壓器總成的使用壽命通常在10萬公里以上 。
增壓的概念是將進入發動機燃燒的空氣體的體積壓縮,將大體積的空氣體壓縮成小體積 , 本質上是縮小空氣體中分子之間的間隙,實現“小體積高密度”的狀態(增加氧分子的含量) 。
它是燃油(碳氫化合物)的催化氣體 。其濃度越高,燃燒產生的熱能(功率)越大,燃燒火焰溫度越高 。
所以車身材料承受的溫度被夸大了 , 在增壓器早期不成熟的高溫下會出現一些問題 , 比如燒油或者早期磨損嚴重 。
【渦輪增壓發動機泄壓閥的作用 渦輪增壓器泄壓閥工作原理】
圖1: 空增壓器運行時的氣體壓縮狀態
圖2:空氣體壓縮概念(結果)
圖3:不同氧濃度和等效燃料燃燒引起的火焰溫度
渦輪增壓發動機的問題集中在材料和溫度上,自然我們只需要從這兩個方面入手來解決問題 。
作為一名非材料科學從業者,我們能做的就是“從結果中推導”:早期幾萬轉的渦輪增壓器造成了發動機機體使用壽命短、磨損不可控的問題,但如今的渦輪可以保證渦輪增壓器總成的使用壽命與超10萬轉超高壓力的整車相同;
同時,還有燒油問題的增壓器非常少 。大部分優秀的自主品牌和美系車都有不錯的表現 , 而一些歐洲車還存在燒油的問題 。原因是這些機器過于注重性能 , 使用增壓器的效率太高 , 這被稱為“一切都進退兩難” 。
1.知識點:渦輪增壓技術是否足夠先進 , 最有說服力的參考不是普通家庭代步車,而是里程巨大的商務車 。
這些車搭載的柴油機99.99%將采用“廢氣渦輪增壓技術” 。那么,對于行駛里程總是按百萬公里計算的面包車來說,增壓器的使用壽命夠長嗎?——排量超過“10l”的壓燃式超高溫柴油機沒有問題,主流“≤2.0t”火花點火汽油機有哪些顧慮?
知識點2:渦輪增壓器不是“超高速研磨渦輪” 。運行時,它們需要油潤滑,產生的高溫會有防凍冷卻液和油一起潤滑 。當然,有些增壓器只是利用冷卻液來實現溫度控制,以減少機油流失 。
這樣可以使金屬鑄件保持在合理的溫度范圍內,材料強度始終處于良好狀態,磨損自然可以得到理想的控制 。其次,發動機的電控系統也會有“延時散熱”的功能,長時間行駛后會直接關閉發動機,電子風扇和冷卻液會持續流動,直到溫度降到合理范圍后才會自動停止 。
綜上所述,隨著材料、機油、防凍冷卻液和制造技術的同步進步,渦輪增壓器技術已經達到了非常理想的使用壽命,由于使用半合成或全合成機油 , 維護成本充其量只會略有增加 。
但全合成機油可以用1萬公里更換機油濾清器 , 而普通na車型使用的半合成或礦物機油的機油濾清器只需要每5000公里更換一次 , 實際成本較高 。那么,除此之外,增壓技術還可以實現低速大功率輸出(節油),在不考慮油耗的情況下,可以感受到全速范圍內的理想駕駛體驗 。選擇這臺發動機有什么障礙嗎?
渦輪增壓發動機泄壓閥的作用
汽車渦輪泄壓閥的作用:1、其實“泄壓閥”只是個籠統的名稱,正式的名稱應該是“旁通閥”,在汽車的渦輪增壓系統中,包含了進氣和排氣兩種泄壓閥,主要是因為渦輪增壓器分為進氣壓殼和排氣壓殼 。前者的作用是在節氣門關閉時,把進氣管路中多余的空氣排出 , 防止倒流的空氣與高速旋轉的進氣葉片沖突,從而造成進氣葉片的損壞;2、后者的作用則主要是保護渦輪增壓器和發動機自身的安全,因為渦輪增壓器是依靠發動機排出的廢氣驅動的 , 高溫、高壓、高轉速使其處于非常惡劣的工作環境 , 過高的溫度和壓力都會對增壓器和發動機造成不可逆的傷害;3、其中 , 超溫會對轉速在每分鐘10萬轉以上的增壓器葉片造成傷害,機油會在高溫下過度蒸發,減少對葉片軸心和軸套(軸承)的潤滑能力 。超壓則會使支撐、固定葉片軸心和軸套(軸承)的止推軸承壓力過大,一些渦輪增壓器的止推軸承可能還會變形或斷裂 。同時 , 超過正常范圍的增壓值,還會造成發動機嚴重爆震,通常也是損壞發動機的主要原因;4、常見的渦輪增壓器都設有一個比較簡單的圓筒形排氣泄壓閥,圓筒的內部安裝了一個預設好壓力的彈簧 , 由一根連桿與增壓器排氣口的旁通閥門相連 。當排氣壓力達到上限時,彈簧就會被完全壓縮,閥門隨之打開,從而實現控制增壓值的目的 。這種比較簡單的排氣泄壓閥稱為Actuator , 也可以稱為內泄式排氣泄壓閥 。主要缺點是距離增壓器排氣壓殼過近,高溫會影響到控制壓力的穩定性,由薄鍍鋅板制成的筒形殼體也很容易發生銹蝕或損壞 。
