渦輪增壓是什麼?摩托車能不能裝?

@ 2016-05-08

渦輪增壓是什麼?摩托車能不能裝?

相信很多人都聽過渦輪增壓,但是具體是什麼,不少人還是不好解釋的。現代社會,汽車渦輪增壓已經成熟而普及了,但是摩托車上安裝渦輪增壓還是一件新鮮的事兒。

不過自從去年川崎發布了新車川崎H2/H2R,該車使用了渦輪增壓,短時間內讓國內摩托車界熱火朝天。那麼到底什麼是渦輪增壓發動機,它的基本結構和工作理是什麼?改裝達人紛紛給自己的摩托車加裝渦輪,那麼渦輪增壓有什麼好處?任何車都可以加裝嗎?

渦輪增壓:

渦輪增壓已經有很長的歷史可循了,從字面意思理解就是採用渦輪裝置來增壓。1885年汽車才誕生,當時GottliebDaimler和Rudolf Diesel兩位奠定了汽車和內燃機發展史的泰斗級人物就已經通過預壓縮空氣的方法來實現增加發動機功率。

GottliebDaimler和Rudolf Diesel,中文名字就是戴姆勒和狄塞爾。前者製造了世界上第一輛汽車,而後者則發明了柴油發動機,所以柴油機還有個別名叫狄塞爾發動機。隨著社會的進步和發展,全球的汽車企業無論大小几乎都在不遺餘力的開發自己的渦輪增壓技術,渦輪增壓在汽車領域並不算高精尖技術,但是在摩托車上還是比較前端的技術。

渦輪增壓就是一個渦輪增壓裝置,實際上就是一個空氣壓縮機,主要目的就是最大限度的壓縮空氣來增加汽缸進氣量。原理也不複雜,利用發動機排出廢氣的慣性衝力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又隨即帶動同軸的葉輪,葉輪又把空氣濾清器管道送來的空氣壓縮,並且讓這些空氣增壓進入汽缸。

當發動機轉速增快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,葉輪就壓縮更多的空氣進入汽缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料。相應的增加燃料量,調整發動機的轉速,這樣可以實現最終的目的:增加發動機的輸出功率。

自然吸氣:

說起渦輪增壓,那麼就不得不提自然吸氣了,這是汽車早期和大部分摩托車的工作方式。不少人都會看到汽車的配置單有「自然吸氣」字樣,不少的內燃機都採用自然吸氣的方式工作。

這種方式主要工作原理:

利用活塞下行時汽缸內部產生的真空度,藉助外界大氣壓力,將混合氣壓入汽缸。

自然吸氣並不如渦輪增壓「高效」,因為自然吸氣會受到外界的各種因素而影響汽缸的進氣量,無法完美的達到100%,據測試,一般汽油機的容積率大約在65%。即使設計精良的發動機也只能達到80%左右。

容積率直接影響發動機的輸出功率,容積率每提高1%,就會大約提高發動機輸出功率3%。因此渦輪增壓的出現是必然也是時代進步的產物。

綜合:

影響發動機輸出功率的因素比較多,對於內燃機自身來說,最重要的影響因素就是汽缸內的進氣量。

1.改變汽缸進氣量的方法有很多,對於自然吸氣的車,可以加大節氣門的口徑,換多喉直噴等,使高轉速時可以在同油門深度下,獲得更多的空氣量。但這種方法在某一轉數後,作用就有限了。畢竟自然吸氣發動機的空氣是靠真空吸入的。在汽缸容積固定不變的情況下,真空吸入空氣是有限度的。

2.改用高角度凸輪軸(Hi Cam,藉此增加進排氣門重疊角度),可以在高轉速下獲得高動力,但缺點是低轉的扭矩較差,而且如果角度過大,會有發動機怠速不穩的現象。所以現在不少的新車都用上可變氣門正時技術,再配合可變凸輪軸等技術(如VVTL-i、i-VTEC、MIVEC)……在低轉扭矩和高轉馬力之間取得很好的平衡(大家熟悉的本田CB400的VTEC就是此類技術)。

但是無論採用什麼方法,自然吸氣還是有極限的,空氣始終是被動的進入汽缸:

引擎所需的空氣完全依靠活塞下行時產生的負壓而進入,即便汽缸吸滿了空氣,缸中氣壓也就小於或等於一個大氣壓。但是渦輪增壓的介入就可以輕鬆提高一倍多的功率。

摩托車可以安裝渦輪增壓嗎?

不少人都想知道摩托車如何改裝渦輪,首先問的是能不能改裝,筆者可以確切的說:完全可以。川崎H2已經是很好的例子,但是為什麼摩托車上使用很少?主要還是成本的問題,不少水車都有改裝,簡單渦輪到複雜渦輪都有。

上面也說了,渦輪增壓的原理就是利用廢氣二次循環,增加廢棄量也就能增加輸出動力。但是摩托車的排氣量並不大,150CC-1400CC。摩托車排出的廢氣說到底和汽車比還是小,就意味著花大成本去做渦輪增壓,最後收到的動力輸出並不比自然吸氣高很多。但渦輪增壓要開始做功啟動,以排氣量來說肯定在中等轉速之上(4500轉左右)但是汽車就不同,1000多轉速就可以啟動增壓。所以導致摩托車渦輪增壓成本高收益小。

另外一方面就是安全問題,汽車的安全性是毋庸置疑的,天生就安全,四輪穩是肯定。摩托車兩輪生下來就是危險的代名詞,機械構造所致。而且增壓啟動的時候會有很強力的推背感(起碼汽車是這樣),汽車推推並沒有什麼不妥兒,但是摩托一推容易翹頭,這樣是很危險的。所以動力輸出的非線性也是摩托車廠商摒棄turbo的原因。

機械增壓:

說到增壓,那麼不得不提機械增壓,同樣是增壓但是方式不同,渦輪是靠廢氣增壓,機械增壓則是靠發動機的余轉來加壓。不少車友也改裝了機械增壓,改裝了機械增壓的摩托帶來的問題就是:

想停的時候根本停不下來,不容易控制,事故多。

最後:

最後筆者想說的就是,渦輪這種裝置可不是隨便就能裝的,需要專業人員去調校,輸出功率的提高就會帶來的發動機的負荷,這個時候我們還需要考慮各個部件的承重配比,強化各個部件是必然的,變速箱齒比也需要考慮。

渦輪會產生大量高溫,冷卻系統需要強化,如果摩托車發動機的汽缸壁很薄,受壓能力弱還會出現爆缸。增加發動機的動力還可以減輕車重來增加的,不要總想渦輪了哈哈。比如杜卡迪1199 Superleggera,該車全車僅僅153.9千克,車身很多材料採用碳纖維材質,連單邊後搖臂也改成了碳纖維的,車架由不鏽鋼改成了鈦合金材質,各種方式減輕車重。


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