渦輪增壓與機械增壓

1、渦輪增壓與機械增壓TSI是大眾集團開發(fā)的一套雙增壓技術，其實從字面上就能理解其意思。前面的T和S分別代表Turbo和Supercharger的意思，也就是渦輪增壓和機械增壓的相結合。而國內媒體習慣叫它雙增壓。這個雙增壓跟大眾奧迪集團的雙渦輪增壓有很大的區(qū)別，可以說是完全兩個概念。那么為什么要同時采用機械增壓和渦輪增壓來向發(fā)動機提供高壓進氣呢？既然大眾已經(jīng)將這套技術向量產(chǎn)車推廣，那么在性能上肯定有它的過人之處。  圖為大眾高爾夫GT上裝配的1.4L TSI發(fā)動機          要了解雙增壓的優(yōu)

2、越性首先得了解渦輪增壓和機械增壓的優(yōu)缺點。其實任何一種增壓它的目的都是相同的，就是要把空氣壓縮以后再通入到氣缸當中燃燒，這樣做的好處很明顯，壓縮以后的空氣密度更大，這就意味著單位體積內的氧氣分子更多。在發(fā)動機排量不變的情況下，吸入的氧氣分子越多，再配合燃油噴射系統(tǒng)提供的更多的汽油那么可以輸出更高的動力。不管是渦輪增壓還是機械增壓都是為了達到這一目的而設計的，只不過兩者的實現(xiàn)手段不相同。渦輪增壓發(fā)動機由一個進氣渦輪來壓縮空氣，進氣渦輪的另一頭連著一個廢氣渦輪。 相關圖片:      我們知道發(fā)動機的排氣是高溫高壓的，這就意味著排氣中仍然含有巨大的能量。將廢

3、氣渦輪裝在排氣管之中則能利用排氣能量來驅動渦輪高速旋轉，從而能夠帶動進氣渦輪隨之高速旋轉，以獲得壓縮進氣的能量。所以渦輪增壓器是不需要額外的消耗發(fā)動機能量的。而且發(fā)動機轉速越高廢氣排放速度和能量也越大，使得渦輪的轉速也越高，這樣進氣渦輪壓縮空氣的能力也越強。  對于渦輪增壓的發(fā)動機來說，轉速越高，進氣效率也越高，能夠發(fā)揮出來的功率就越大。所以渦輪增壓器對于發(fā)動機的高速運轉是非常有好處的。但是我們知道，渦輪也是有質量的，有質量的物體就會存在慣性。我們知道發(fā)動機在怠速工況時轉速往往只有幾百轉，而且在怠速工況時渦輪是不能介入工作的。除了因為發(fā)動機轉速低，排氣能量不足以驅動渦輪高速

4、運轉，還有一個更重要的原因就是怠速時發(fā)動機負荷低，如果此時渦輪也參與工作那么發(fā)動機會過熱，并且耗費更多不必要消耗的汽油。所以怠速工況時，進氣和排氣旁通閥會自動打開，此時進氣和排氣都沒有經(jīng)過渦輪，新鮮空氣是直接被吸入氣缸，廢氣也是直接排入大氣中的。 相關圖片:          由于增壓發(fā)動機的壓縮比都比較低（通常在8.0以下，壓縮比低是因為空氣被增壓器壓縮后會放熱，如果壓縮比過高會導致壓縮行程時混合氣繼續(xù)放熱，引起混合氣自然），所以在渦輪介入之前發(fā)動機的動力性是非常差的。即便是低值增壓，起碼也要到將近1800轉時渦

5、輪才會起到作用（帕薩特1.8T的渦輪介入轉速為1800轉/分-2000轉/分）。雖然2000轉以后發(fā)動機能發(fā)揮出強大的功率，而且后勁十足，但起步時可以說毫無動力性可言，即使保時捷卡宴TURBO這樣的V8渦輪增壓發(fā)動機，起步同樣拼不過自然吸氣。這就是渦輪增壓發(fā)動機的通病渦輪遲滯。這種狀況是非常不適合城市駕駛的。因為我們知道城市開車經(jīng)常要走走停停，所以從怠速到2000轉這個轉速范圍段是使用得很頻繁的，渦輪增壓低扭差勁的缺點暴露無疑。當然，大眾奧迪集團曾經(jīng)試圖改進過渦輪遲滯問題。 相關圖片: 8 ,         &#

6、160; 奧迪TT的1.8T發(fā)動機曾經(jīng)配備過雙渦輪增壓。所謂雙渦輪增加就是給發(fā)動機裝兩個增壓器。一個是小直徑的渦輪，由于體積小重量輕，所以接入轉速較低；另一個是大直徑的渦輪，在中高轉速才介入。即便如此，也不能從根本上解決渦輪遲滯，僅僅只能緩解渦輪遲滯。仁者見仁智者見智，奔馳對于它的小型增壓發(fā)動機并沒有像大眾奧迪那樣采用渦輪增壓，而是采用了一種沒有遲滯的機械增壓裝置。圖為大眾高爾夫GT發(fā)動機的渦輪增壓器          所謂機械增壓，就是利用發(fā)動機的動力帶動一個羅茲壓氣機，通過發(fā)動機本身的動力來壓縮空氣，并且燃燒壓

7、縮空氣的一種增壓方式。它跟空調壓縮機很相似。 圖為福特GT40的機械增壓器外觀 相關圖片:         機械增壓器的原理與發(fā)動機機油泵有些類似，也是與發(fā)動機動力相連，只不過壓縮的是空氣。它與渦輪增壓器在性能上最大的區(qū)別就是對壓氣機的轉速沒有限制。也就是說只要羅茲壓氣機在轉，就可以壓縮空氣。而渦輪增壓器由于是靠高速旋轉產(chǎn)生的空氣離心力來壓縮空氣，所以需要非常高的轉速（通常TURBO的轉速能接近10萬轉/分鐘）。所以即便發(fā)動機怠速或者處于1000轉左右的低轉速，也能連接機械增壓器壓縮進氣。 圖為TSI發(fā)動機的機械增

8、壓器和發(fā)電機總成相關圖片: :         不過處于經(jīng)濟型考慮，怠速工況時電磁離合器是斷開的，也就是說怠速時壓縮比并沒有與發(fā)動機動力相連，不過只要踩下油門電磁離合器可以迅速連接發(fā)動機動力。所以機械增壓能夠給汽車帶來很好的低轉扭矩，讓起步時沖進十足。雖然克服了渦輪增壓器遲滯的缺陷，單機械增壓也并非完美。由于它需要消耗發(fā)動力動力，而且增壓器中的兩個轉子相互摩擦會損耗大量的能量。在低轉速時，由于轉速低損耗也就小，但如果處于高轉速工況，那么這樣能量損耗是非常大的。不僅經(jīng)濟性差，高轉動力性也要受到影響。 圖為大眾TSI發(fā)

9、動機上使用的機械增壓器         所以渦輪增壓和機械增壓都有著各自的先天缺陷，而這兩種增壓方式的優(yōu)缺點又是相互互補的。大眾就是利用了這兩種增壓性能優(yōu)缺點的互補性開發(fā)出了TSI雙增壓系統(tǒng)。那么現(xiàn)在再看TSI就很好理解了。他是渦輪增壓與機械增壓的相結合。也就是說，TSI發(fā)動機擁有兩套增壓系統(tǒng)，一套靠渦輪壓縮進氣，另一套靠羅茲壓氣機壓縮進氣。當然，它們什么時候起作用是由電腦說了算的。電腦即能夠控制進排氣旁通閥的開閉，也能控制機械增壓器與發(fā)動機相連接的電磁離合器的開閉。  圖為大眾TSI雙增壓系統(tǒng)相關圖片:

10、 如圖，機械增壓器和渦輪增壓器在進氣道中是被串聯(lián)在一起的?？諝鈴目諝膺^濾器進入到進氣管以后，首先要經(jīng)過機械增壓器，然后通過進氣管的引導再經(jīng)過渦輪增壓器，最后進入到進氣歧管當中去。雖然機械增壓器和渦輪增壓器是相互串聯(lián)在一起的，但兩者并不都是同時工作。圖為大眾1.4升TSI發(fā)動機進氣增壓結構 ) 當發(fā)動機處于怠速工況時（通過節(jié)氣閥開度傳感器可以測得），機械增壓器的電磁離合器是分離的，此時發(fā)動機與機械增壓器之間動力是斷開的（這就意味著增壓器沒有消耗發(fā)動機功率），而且機械增壓器附近的進氣旁通閥打開，空氣并沒有流經(jīng)機械增壓器，而是從旁通閥直接吸入；到了渦輪增壓器的位置，渦輪增壓的進氣旁通閥也是打開的，這

11、就相當于進氣繞過了渦輪，直接被吸入氣缸。也就是說在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的，這相當于一臺自然吸氣發(fā)動機。 當發(fā)動機在部分負荷工況下低轉速運轉時（通過節(jié)氣閥傳感器檢測到又少許油門開度，而且通過發(fā)動機轉速傳感器檢測到轉速處于低速運轉），電腦會接通機械增壓器的電磁離分離，并且關閉機械增壓旁通閥，讓機械增壓器開始工作，此時的增壓值為1.2bar.我們知道機械增壓器有增強低速扭矩的特點，而且在低轉速時對發(fā)動機功率的消耗并不大。所以既能夠獲得良好的油門相應，又能夠增大發(fā)動機扭矩輸出。當發(fā)動機超過1500轉時，渦輪開始介入，此時的增壓值提高到2.5bar。當發(fā)動機轉速達到3500轉/分

12、以上的高轉速時，機械增壓器開始停止增壓，此時完全依靠渦輪增壓來進行增壓，增壓值從2.5bar降到1.3bar。因為我們知道一旦轉速上升，機械增壓器會消耗大量發(fā)動機能量，而中高轉速是渦輪增壓的強項，這樣不僅避免了渦輪遲滯，讓渦輪有足夠的加速時間，還在很大程度上增加了低轉扭矩，降低高轉速時機械增壓器產(chǎn)生的噪音。這樣徹底解決了兩種增壓方式的缺陷，達到了一種完美增壓的效果。 目前大眾已經(jīng)在旗下的高爾夫G和新途安上配備了改發(fā)動機，排量雖然只有1.4L但是在雙增壓的作用下能釋放出200匹的動力，這樣的動力用在高爾夫V這么大的A級車上動力性是非常驚人的。這也使得高爾夫GT成為了十足的小鋼炮。由于雙增壓能極大

13、的提高發(fā)動機的工作效率，所以一臺4氣缸盡1.4L排量的發(fā)動機能釋放出6缸3.0L發(fā)動機的動力，但體積卻比6缸發(fā)動機要小得多。   分析TSI術語 揭露廠商宣傳的狡猾   邁騰1.8TFSI、明銳1.8TFSI、速騰1.4TSI,這些詞匯最近大量出現(xiàn)在我們眼前。其中曝光最多的TFSI和TSI混亂的出現(xiàn)在各種媒體上,邁騰/明銳的稱號多的看花了眼:邁騰1.8TFSI、邁騰1.8TSI、明銳1.8T FSI、明銳1.8TSI.到底TSI這三個小小的字母是什么含義?TFSI和TSI之間有多大差別?請您繼續(xù)往下看: 到底什么是TSI發(fā)動機?機械+渦輪+分層直噴=TSI大眾1.4TSI發(fā)

14、動機拆解圖TSI是Twincharger(渦輪增壓和機械增壓)和Fuel Stratified Injection(燃油分層直噴)三個關鍵特色的首字母縮寫。這是一款雙增壓的燃油分層直噴發(fā)動機。TSI發(fā)動機是在FSI技術的基礎之上,安裝了一個渦輪增壓器和一個機械增壓器,提升動力輸出,降低油耗。大眾1.4升TSI發(fā)動機是全球第一臺擁有兩個增壓裝置的汽油直噴發(fā)動機。大眾1.4TSI發(fā)動機工作原理圖TSI持續(xù)的動力輸出范圍更廣,同時油耗上與同排量甚至更大排量發(fā)動機相差不多。最大功率:168匹馬力/6000轉最大扭矩:240牛米/1750-4500轉 1.4升TSI發(fā)動機的功效可以與一臺普通2.3升發(fā)動

15、機相比美,但是燃油消耗能夠降低近20%。因為機械增壓可以從怠速開始就能為發(fā)動機提供增壓效果,彌補了渦輪增壓系統(tǒng)的延時缺點,所以TSI是一種極高效率的發(fā)動機形式,會是動力性與燃油燃油經(jīng)濟性的完美統(tǒng)一。 解析一汽-大眾要去掉1.4TSI的機械增壓主要出于使用成本考慮上面這段TSI介紹讓大家眼前一亮,這么好的發(fā)動機形式,為什么一汽-大眾要縮水掉機械增壓呢?原因很簡單:那就是后期使用成本?？催^上面的TSI介紹,也許您會認為TSI是完美的發(fā)動機了,實際不是這樣的。TSI發(fā)動機中的機械增壓系統(tǒng),由于和發(fā)動機輸出是硬性連接(注解1)的,也就說只要車啟動,機械增壓就在向發(fā)動機進行壓氣工作,轉速越高機械增壓的工作強度越高,一分鐘也得不到休息。一分鐘得不到休息的概念是什么呢?也就是機械增壓系統(tǒng)要比渦輪增壓更早的達到壽命極限(渦輪增壓系統(tǒng)壽命解析見注解2),在渦輪增壓系統(tǒng)還在壯年期的4萬公里時候,機械增壓系統(tǒng)也許就已經(jīng)進入了暮年,檢查和更換成了必須的工作。一個機械增壓套件少說也得1.5萬元,5萬公里就更換一次的頻率對于國人來說顯然是完全不能接受的,外加10萬多公里時候又需要換更貴的渦輪增壓(4S店報價渦輪本體+工時費1.8萬),如果一汽-大眾量產(chǎn)了1.4TSI發(fā)動機的話