来源: 最后更新:22-12-02 06:48:12
涡轮增压发动机寿命与自然吸气发动机
涡轮增压发动机的使用寿命是否比自然吸气发动机短,故障率是否会更高?
类似的问题在不同的阶段会有不同的答案。在排气涡轮增压技术普及初期,“T型动力”汽车的维修成本确实高于自然吸气。
由于材料学技术升级速度的限制,增压器使用的材料和散热系统无法保证使用寿命;由于涡轮增压器涡轮需要以每分钟数万转的高速运转,其产生的超高温会加速材料的金属疲劳(损伤),因此涡轮增压器总成的使用寿命通常在10万公里以上。
增压的概念是将进入发动机燃烧的空气体的体积压缩,将大体积的空气体压缩成小体积,本质上是缩小空气体中分子之间的间隙,实现“小体积高密度”的状态(增加氧分子的含量)。
它是燃油(碳氢化合物)的催化气体。其浓度越高,燃烧产生的热能(功率)越大,燃烧火焰温度越高。
所以车身材料承受的温度被夸大了,在增压器早期不成熟的高温下会出现一些问题,比如烧油或者早期磨损严重。
图1: 空增压器运行时的气体压缩状态
图2:空气体压缩概念(结果)
图3:不同氧浓度和等效燃料燃烧引起的火焰温度
涡轮增压发动机的问题集中在材料和温度上,自然我们只需要从这两个方面入手来解决问题。
作为一名非材料科学从业者,我们能做的就是“从结果中推导”:早期几万转的涡轮增压器造成了发动机机体使用寿命短、磨损不可控的问题,但如今的涡轮可以保证涡轮增压器总成的使用寿命与超10万转超高压力的整车相同;
同时,还有烧油问题的增压器非常少。大部分优秀的自主品牌和美系车都有不错的表现,而一些欧洲车还存在烧油的问题。原因是这些机器过于注重性能,使用增压器的效率太高,这被称为“一切都进退两难”。
1.知识点:涡轮增压技术是否足够先进,最有说服力的参考不是普通家庭代步车,而是里程巨大的商务车。
这些车搭载的柴油机99.99%将采用“废气涡轮增压技术”。那么,对于行驶里程总是按百万公里计算的面包车来说,增压器的使用寿命够长吗?——排量超过“10l”的压燃式超高温柴油机没有问题,主流“≤2.0t”火花点火汽油机有哪些顾虑?
知识点2:涡轮增压器不是“超高速研磨涡轮”。运行时,它们需要油润滑,产生的高温会有防冻冷却液和油一起润滑。当然,有些增压器只是利用冷却液来实现温度控制,以减少机油流失。
这样可以使金属铸件保持在合理的温度范围内,材料强度始终处于良好状态,磨损自然可以得到理想的控制。其次,发动机的电控系统也会有“延时散热”的功能,长时间行驶后会直接关闭发动机,电子风扇和冷却液会持续流动,直到温度降到合理范围后才会自动停止。
综上所述,随着材料、机油、防冻冷却液和制造技术的同步进步,涡轮增压器技术已经达到了非常理想的使用寿命,由于使用半合成或全合成机油,维护成本充其量只会略有增加。
但全合成机油可以用1万公里更换机油滤清器,而普通na车型使用的半合成或矿物机油的机油滤清器只需要每5000公里更换一次,实际成本较高。那么,除此之外,增压技术还可以实现低速大功率输出(节油),在不考虑油耗的情况下,可以感受到全速范围内的理想驾驶体验。选择这台发动机有什么障碍吗?
涡轮增压发动机泄压阀的作用
汽车涡轮泄压阀的作用:
1、其实“泄压阀”只是个笼统的名称,正式的名称应该是“旁通阀”,在汽车的涡轮增压系统中,包含了进气和排气两种泄压阀,主要是因为涡轮增压器分为进气压壳和排气压壳。前者的作用是在节气门关闭时,把进气管路中多余的空气排出,防止倒流的空气与高速旋转的进气叶片冲突,从而造成进气叶片的损坏;
2、后者的作用则主要是保护涡轮增压器和发动机自身的安全,因为涡轮增压器是依靠发动机排出的废气驱动的,高温、高压、高转速使其处于非常恶劣的工作环境,过高的温度和压力都会对增压器和发动机造成不可逆的伤害;
3、其中,超温会对转速在每分钟10万转以上的增压器叶片造成伤害,机油会在高温下过度蒸发,减少对叶片轴心和轴套(轴承)的润滑能力。超压则会使支撑、固定叶片轴心和轴套(轴承)的止推轴承压力过大,一些涡轮增压器的止推轴承可能还会变形或断裂。同时,超过正常范围的增压值,还会造成发动机严重爆震,通常也是损坏发动机的主要原因;
4、常见的涡轮增压器都设有一个比较简单的圆筒形排气泄压阀,圆筒的内部安装了一个预设好压力的弹簧,由一根连杆与增压器排气口的旁通阀门相连。当排气压力达到上限时,弹簧就会被完全压缩,阀门随之打开,从而实现控制增压值的目的。这种比较简单的排气泄压阀称为Actuator,也可以称为内泄式排气泄压阀。主要缺点是距离增压器排气压壳过近,高温会影响到控制压力的稳定性,由薄镀锌板制成的筒形壳体也很容易发生锈蚀或损坏。
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