不是中冷的四缸涡轮增压 缸内直喷发动机放中冷行不行

14赛季迎来F1最重大的规则修改之一,最核心的就是新的V6涡轮增压引擎。
转向'环境友好型' 涡轮增压V6是2014年F1技术规则大规模革新的中心工作。CRAIG SCARBOROUGH深度分析了新引擎时代的细节&
By Craig Scarborough
AUTOSPORT 技术专家
今年将是F1技术的分水岭。新车的每一个方面都将受到新规则的影响,但没有那一部分受到的影响比引擎更大。
尽管引擎在最近几十年经历了不小的变化,但却从没有规则要求一次进行如此巨大的改变。FIA推进省油而强力的发动机的意愿,以一种转型1.6升涡轮增压发动机的方式实现。
这意味着2014年将会由引擎技术主导,甚至在很大程度上由引擎技术决定最终的结果。
F1的引擎规则在几十年内保持了相对的稳定。从20世纪60年代开始,3升发动机规则先后被涡轮增压、3.5升自然吸气,3.0升自然吸气和最近的2.4升自然吸气取代。除了和涡轮短暂的蜜月时光,以及转向固定技术细节的举动之外,基础引擎从没有变得如此不一样。
雷诺与1977年在F1中引入涡轮 LAT
稳定性带来的结果是,自然吸气引擎能够接近20000rpm的转速,产生接近1000马力的功率。当经济形势不好的时候,引擎转向固定技术细节,研发在2006年被冻结。
去年使用的2.4升V8引擎能达到18000rpm的转速,产生780马力的输出。由于技术细节和研发冻结,引擎变得极其可靠。
结果是由于研发开支的减少、赛季需要建造发动机数量的减少,引擎生产商的开支大减。尽管失去了本田、宝马和丰田,F1还是在13年结束的时候留住了4家引擎制造商。
一个新的引擎规则已经被讨论了很久。很多因素驱使FIA在今年作出改变,但塑造一个&绿色&形象或许是最主要的因素。因此新引擎会更小、更高效同时也保持着和13年引擎类似的输出。
随着计划计划发展,原来讨论的1.6升四缸发动机被修改成V6,这帮助法拉利和梅赛德斯营销他们的公路车项目,同时也和世界耐力锦标赛的LMP1规则保持高度一致。
最初发布的时候,2014年技术规则描绘出与现在的V8极为不同的发动机和工作环境:1.6升单涡轮增压,无增压值限制,15000转转速限制和燃油流限制。
更进一步的设计限制影响到很多方面,包括每个驾驶员全年只能使用五套发动机等。这些都是涉及面很广的变化,要求一台完全不同的发动机-或者说依规则描述,&动力单元&-由于更多能量回收系统的引入。
发动机结构
历史上,F1的引擎制造商在气缸数、V型角度和活塞尺寸等方面有着很大的自由度,只要保持在指定的排量限度内。
随着汽车厂商在21世纪初开始争夺竞争优势,技术竞争使得发动机变得体积更小、更轻、转速更高。FIA提出了一个上限,并固定了一系列技术细节,在新规则中这些限制将更加详尽。
因为发动机设计上的主要方面已经固定,车队将不得不在限制范围内创新。正如已经提到的那样,发动机必须是V6形式,90度夹角,活塞直径必须为80mm,安置位置固定。
1994之后V12发动机就消失了 LAT
马上这就为引擎制造商带来了挑战。在V10时代就开始使用的巨大的98毫米内径在转向V8的时候仍然被保留,但现在更小的尺寸要求研发全新的测试工作台。
更小的活塞也使得燃烧室中气缸的布局更加紧凑,加上更高的燃烧温度,意味着需要研发全新的更小的火花塞。
或许更大的挑战在于,现在活塞将会面临更高的温度和更大的压力。发动机油冷却活塞的方式也会是工作中心之一,考虑到对活塞强度的要求更高,很可能铸铁活塞将会取代铝制品回归以保证可靠性。
规则也限制了整个动力单元必须满足的尺寸要求,限制程度详尽到具体的标准安装位置,理论上认为这能阻止超紧凑发动机的安装、使得车队更换发动机成为可能。
理论上讲,这回允许车队安装任何一种动力单元到自己的赛车上,新发动机可能会用螺栓固定在底盘与变速箱上,留有足够的余地。但如果换用其他制造商的发动机,可能还会有很多的细节改装需要完成。
与先行规则一样,发动机的最大重量被限制-尽管是重的多的145kg而不是先行的95Kg-因为加入了ERS硬件的重量。这使得车队寻找更轻的车手,因为他们从底盘中能节约出用来满足最低重量限制、实现重量分配目标的重量是有限的。
最后,发动机的中心位置也被固定。这阻止了车队烧钱来减轻发动机顶部的重量,降低重心来获取操控优势。
重心高度比去年的200mm提高了35mm, 但机轴高度的提高吸收了部分新增高度。比旧规格提高32mm的机轴安装位置会带来离合器和变速箱设计上的连锁反应。
涡轮增压器的回归是这些小巧的发动机能够产生与现在V8相当动力的原因之一。
雷诺1977年在F1中引入涡轮,开启了一个崭新的时代,直到1988年涡轮被禁止。在这段时期内,通用的考斯沃斯3升V8发动机和法拉利的水平对置12缸发动机在新的1.5升涡轮发动机面前相形见绌
好的F1发动机过去能产生550马力,但在涡轮增压时期,由于燃油方程式和增压值的自由,他们能压榨出1500马力的输出!
F1回归涡轮并不意味着80年代高增压喷火机器的复苏。相反,与公路车的发展方向一致,增压值会更低,涡轮延迟会减小,燃油消耗会减轻。
20世纪80年代的涡轮增压发动机可以产生超过1000马力 LAT
发动机设计被严格控制:单涡轮,同时在可变几何形状上设置了限制。
它会被安放在赛车的中轴线上,排气系统安放在V型的外面
像奥迪的勒芒原型车以及法拉利早期的涡轮增压F1发动机那样,将排气安放在V字布局之内的设计将不被允许。
尽管废气门被允许,但动力总成所有废气必须通过单一排气管排出。由于排气管位置的规定,加上涡轮必须从尾气中获得能量。利用尾气来为空气动力目的吹气会遭到严重的限制。
除了雷诺早期的F1发动机,中央布置的单一涡轮还从没有在F1中应用过。所以我们习惯于看到涡轮的空气进气像潜水艇排气管一样从侧箱中一样伸出,像一条蛇。
因为2014年涡轮安放位置在发动机位置稍微靠后,这给空气箱利用现在的防滚架进气道提供了空间,所以在很多方面,明年的赛车和现在差别不大。
不过这一点不受规则限制,所以车队可能会选择更好的位置安置一根或者两根进气管,唯一的限制是必须至少高于地面20cm
这就为空气动力设计创造了可能性,不必设计单一的大型防滚环,同时可以利用涡轮进气管创造的负压区域。
涡轮系统会需要大量的制冷,尽管涡轮自身油冷,但经过涡轮的空气在进入发动机上方的压缩室时也需要冷却,所以我们会看到中冷器占据了一个侧箱的大部分空间。
车队将会想要最小化涡轮中冷器与压缩室之间的管道长度,以减轻涡轮延迟。幸运的是,总热量输出会比现在的发动机小,因而普通的油冷和水冷器能塞进一个侧箱中,平衡另一个侧箱中涡轮中冷器的影响。
燃油流限制
允许涡轮增压器回归F1,却不规定增压值最初听起来像是一场发展带有巨大动力输出的超级增压发动机的军备竞赛。但F1对其绿色形象的关注,使得这条路径被限制死了。限制的方式就是燃油流限制。
相当聪明地,FIA引入了一套新奇的即时燃油流上限。这就意味着发动机不能在转速超过10500rpm的时候燃油消耗率超过100千克/小时。
燃油经济性会再一次成为关键 LAT
在更低的转速,燃油流限制与rpm保持相关关系。这实际上意味着在转速超过10500rpm的区间内,动力受制于燃油流限制,所以达到最高转速15000rpm的结果就是会产生更小的动力,因为在这种转速下会产生严重的摩擦。
发动机在10500rpm下会最有效率,所以或许只有在排位赛和大直道的最后,固定齿比的变速箱会使得发动机越过这一限制。
促进燃油经济性、缓解燃油流限制对马力负面影响的重要举措是头一次允许燃油直喷技术的出现。之前,发动机使用的间接喷射技术,燃油先从喷射器被喷到进气喇叭上。现在燃油会以更高的压力直接被喷射进燃烧室。规则允许高达500bar的燃油压力,同时与这部分有关的零件由FIA统一制定,来阻止昂贵的高压泵的研发。
新燃油流限制的最后一部分内容是监视燃油流的传感器。这台超音速设备由Gill传感器公司研制,在监视的同时不会阻碍穿过传感器的燃油。它会接受SECU的监视来保证发动机没有以过高的速率使用燃油。
大多数F1粉丝对这些新发动机的噪音感到忧虑。小排量,涡轮和低转速与现在的V10/V8时代完全相反,他们担心新发动机会太安静,听起来太平淡。
记性更好的车迷可能会回忆起80年代,那时的F1发动机排量更小,涡轮更小,转速比2014年发动机更低。我那时在现场,它们绝对不会听起来安静或者无趣。尽管新规则总会有不认同的人,但这些辩论会随着新赛季的开始而销声匿迹。
另一个关于80年代涡轮增压时代的回忆是退赛车辆损坏的发动机中不断喷出的火焰。我不认为2014年会带来这样的毁灭性大火,但我们在冻结V8时代享受的可靠性是完全史无前例的。
结果就是车队和车手完全不习惯管理损坏的发动机,或者是处理可靠性带来的冠军争夺中的挫折。今年的冠军或许不是由最快的车拿到,但一定是被一辆可靠的车拿到。
雷诺的新V6发动机
进一步阻止任何车队遭遇系列发动机问题的规则是每个赛季5台发动机的上限。如果需要额外的动力总成,排位赛处罚就会发生。对某些车队来说,2014年会感到芒刺在背。
总的来说,有着这么多的限制,新发动机会如何表现呢?我们可以很确定地说纯粹汽油驱动的部分在峰值马力上难以与现在的发动机匹敌。
然而,有着ERS的帮助,他们就能与现在的发动机匹敌。但圈速并不仅仅与峰值马力有关,驾驶性或者扭矩在某些方面更加重要。
2013年F1发动机在10000rpm以下只能产生极小的动力,紧接着就是后8000rpm极为宽广的动力区间能产生额外的500马力。
随着涡轮增加低转速的马力,新发动机在5000转的时候就能产生一半的马力,然后曲线在10000rpm陡升到600以上马力,这时燃油流限制介入,动力有所衰减。
没有ERS系统的介入 (能量回收系统,后续分析会谈到), 基础发动机会产生600匹左右的动力;随着ERS-K功率加倍和 ERS-H的介入, 动力总成会在一圈的大多数时间产生大约800马力的动力,同时还带着巨大的扭矩。
所有这些都是由1.6升发动机产生,却只需要2013年动力单元三分之二的燃油消耗。从这一点看来,这些动力单元让人印象深刻。
同步到碎碎念
下一篇推荐
目标巴尔干半岛:英超球队的扫货指南
随着冬季转会窗拉开大幕,足球专家乔纳斯-威尔逊为我们挑选出了5名吸引英超球队注意力的巴尔干球员,并给出了相应的评价。问题同上,同时涡轮发动机是靠增加进气量,加强油料充分燃烧而增加动力,但为什么部分车型油耗比同排量自吸发动机高?那么涡轮的优势体现在哪里?
涡轮的特点是,可以更早的进入最大扭矩区间,距离一般自然吸气的最大扭矩出现在3500转之后,而现在的涡轮机最大扭矩只要2000转就可以达到了。也就是说,涡轮机可以用更低的转速来获得自然吸气高转速时候的提速能力。所以一般来说涡轮机的变速箱齿轮比和尾牙比可以设计的比自然吸气的要稀疏一点,而转速越低,需要的油耗也就越低。所以总结,涡轮机就要靠低转运行来保证燃油经济性。=========但是=========================首先涡轮还是比较费油原理是:发动机工作时,燃料必须和吸进的空气成适当的比例,才能形成可以燃烧的混合气,这就是空燃比。从理论上说,每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数,叫做理论空燃比。各种燃料的理论空燃比是不相同的:汽油为14.7,柴油为14.3。。。而涡轮增压的特点就是往汽缸里压入更多的空气,同时喷射更多的燃油,获得更大的爆炸力,从而实现排量不变但是动力变强的效果。所以变速箱齿轮比不变的情况下同等排量的涡轮机比自然吸气好耗油多的多。一般都是通过缩小变速箱齿轮比,降低行车转速来省油。其次,空气加压后会升温,涡轮的排气侧的高温(可以把金属管路烧红程度的高温哦)会提高进气温度。而空气中的含氧量会随着温度的升高而降低。所以涡轮增压必须有中冷器来给进气降温。缺点是,中冷器+上复杂的进气管路会增加涡轮迟滞,同时额外的零件重量也会增加油耗,同时车辆的前后重量平衡需要重新设计。另外,即便是有中冷器,其进气的温度还是会比自然吸气的高,因此,如果是夏天高温天,实际的进气(氧气)效果会更差,缸内的温度会更高,为了防止汽油自然震爆,ECU会自动调整点火提前角,影响动力。================================================所以,综上所述,涡轮其实未必比NA省油,特别是在走走停停的城市里。但是涡轮可以实现小排量大动力。因此,在那些有阉割排量税的国家,小排量是避税法宝。像宝马M3/M4,直接从4.0V8变成3.0T L6了。中国大陆的税率可以从94%直接下降到66%。价格便宜好卖车。。。。而美国人不是按照排量收税,而是根据测试认定的油耗数据,二氧化碳排放数据收税的。而大排量未必高油耗,雪佛兰考维特Z06,搭载一台排量7升的V8自然吸气引擎,100巡航只要1300转,安稳点开,也就一个日本车的油耗(参考:)。还有美国雷克萨斯那些动不动就是3.0混合动力,又没有排量税,又实际的排放又小,各种便宜。另外,下面列举四条给人们带来大排量引擎较费油这种认识误区的原因。1,普遍来说,车身尺寸越大、重量越大的车型所搭载的引擎排量也越大,因此很多人“跨级别”比较不同车型的油耗之后,将原因单纯归咎于排量,比如因为2.0排量的凯美瑞比4.7排量的陆地巡洋舰更省油,因此就认为小排量比大排量省油,这种认识是错误的。因为造成两车油耗差异的主要原因是重量和行驶阻力。2,对于同一个车系来说,大排量车型确实往往较小排量车型费油,比如6.2的卡玛洛比3.6的卡玛洛费油,很多人就因此认为大排量引擎一定比小排量引擎费油,这也是错误的。因为大排量引擎只是比小排量引擎具有更高的动力潜力,或者说是更容易被调校出较大的功率,对于引擎调校,动力和效率是一对不可完全兼顾的诉求,在大部分情况下二者甚至是完全对立的存在,所以同一车系中造成大排量引擎表面上比小排量费油的原因其实不是排量本身的糟粕,是因追求动力而被调校成牺牲效率的结果;换句话说,同等技术水平下,同一车系中的大排量引擎如果调校成与小排量相同的功率,那几乎不会比小排量费油,而相反将小排量引擎调校成大排量的那种功率水平,往往会比大排量费油得多。3,由于全世界除美国以外的其它很多地区都有排量税政策,因此近年来许多厂家都将研发重点放在了可发挥同等动力,却排量更小因此可规避更多排量税的小排量增压引擎上。同一品牌中许多新研发的小排量增压引擎确实比老旧的大排量引擎省油而又动力强,但应当指出的是,这并不是小排量的功劳,而是更高的技术水平带来的贡献。实际上如果厂家将同样的研发成本投在大排量引擎上的话,也可以达到并不逊色的表现。典型例子是美国三大厂家研发的许多大排量引擎诸如克莱斯勒的Pentastar,福特的Coyote,通用的LFX和经典的LS等等都具有非常出色的效率和动力兼容性。4,普遍来讲大排量引擎具有相对更高的峰值动力,因此很多热衷于享受动力性的人在驾驶较大排量引擎车型时往往更激烈,由此带来了比小排量车型更费油的结果,但这与第二条类似,并不是排量本身的问题,而是在于人为因素和动力潜质。如果以同样方式驾驶大排量和小排量引擎车型的话,油耗结果往往相差不会太大。==========================================================================
谢邀。这也是个天天有人问但是感觉大家都没怎么搞清楚的一个问题……我说说我的看法。先审题,涡轮增压发动机与同动力水平的自然吸气发动机相比,节油的优势明显吗?【由于同等水平这个说法比较模糊,我暂且按目前比较主流的比较方法——同水平动力的情况下——进行回答。】答完发现题主改题目了……不过还好我就是按这个方向答的……首先,涡轮增压发动机和同等水平动力的非直喷自然吸气发动机相比,采用发动机小排量化设计的发动机在跑相同的油耗测试循环的情况下,是可以达到提高燃油经济性的作用的,通俗一点讲是能省油,能省多少,因发动机而异。讲到这里估计很多人已经准备开喷了,但是大家先别忙着否定,看清加粗下划线部分的条件,然后听我一点点慢慢讲。究竟什么样的涡轮增压发动机才能提高燃油经济性呢?上面的斜粗体提到了,关键字就是发动机小排量化(downsizing)。在开始说明前先我们先明确几个前提条件。1.比较时讨论的是跑完一个油耗测试循环的平均油耗而不是某个特殊工况下的油耗(比较特殊工况下的油耗对一般用户来说毫无意义)。2.两台发动机最大扭矩和最高功率在一个级别(为什么不比较同排量的呢?因为大排量涡轮增压发动机大多是性能机对一般用户来说也毫无意义)。3.除发动机外其他车辆条件一致(A0小车和超豪华SUV比油耗也毫无意义)。那为什么在满足以上前提的情况下发动机小排量化能提高燃油经济性呢?①通过小排量化能使发动机在行驶中的负荷相对提高,减少泵气损失,使相同动力输出条件下的指示平均压力升高,使运行工况点移到更高效率区。②小排量化能使燃烧室表面积减少,降低发动机的机械损失。③通过降低发动机质量减少油耗(这里我就不做名词解释了,有兴趣深入了解的还烦请移步百度或者汽车论坛)如图所示,很明显直喷涡轮增压发动机的燃油经济性要好于扭矩同水平的非直喷自然吸气发动机。不过这里面还包括缸内直喷技术等其他因素带来的燃油经济性改善。一台直喷涡轮增压发动机中涡轮增压改善的油耗所占比例大致如下图。当然,涡轮增压也有其缺点,其中最为明显的就是会使爆震倾向加剧,这也是为什么现在涡轮增压往往要和缸内直喷一起应用在一台发动机上的原因。总结一下,小排量化(downsizing)的涡轮增压发动机的正面效果大于负面效果,既降低了发动机的燃油消耗率,又通过降低发动机质量来降低整车使用油耗,如果同时降低转速(downspeeding)还能近一步减少摩擦损失和泵气损失。那么为什么有很多人说涡轮费油呢?第一种也是最主流的观点是在保持理论空燃比14.7的情况下,涡轮增压发动机进气多所以需要喷更多的油。看似很有道理,但这种观点真的正确吗?首先我们要知道车辆行驶过程是一个动态过程而不是在一个固定的转速负荷下,在这个过程中空燃比并不是一直维持在14.7不变的。举个栗子,高转速满负荷时我们需要更浓的混合气来提高燃烧效率从而提供更充足的动力,所以空燃比要设定为小于14.7的值;然而在某些工况下我们又要根据排放需要设定数值较大的空燃比;另外还有一种最极端的情况就是采用稀薄燃烧技术的发动机可以在空燃比20-25下正常工作,直喷稀燃发动机某些部位的空燃比更是能够达到40之高。然后这种说法最大的误区就是在比较两种发动机的油耗时默认把排量也等同起来了,实际上如果是相同动力水平的涡轮增压发动机并不会比非直喷自然吸气发动机多吸气,因为相同动力水平的两种发动机排量根本不可能相等,否则使用涡轮增压的意义何在?另外在 的答案里我看到这样的说法。缺点是,中冷器+上复杂的进气管路会增加涡轮迟滞,同时额外的零件重量也会增加油耗,同时车辆的前后重量平衡需要重新设计。另外,即便是有中冷器,其进气的温度还是会比自然吸气的高,因此,如果是夏天高温天,实际的进气(氧气)效果会更差,缸内的温度会更高,为了防止汽油自然震爆,ECU会自动调整点火提前角,影响动力。其中的问题也有两点,一个是即使加上中冷器大部分小排量化的发动机还是比大排量的发动机轻,而且即使重量差不多,小排量发动机减少的机械损失和泵气损失被答主忽略了,或者答主也是默认两种发动机排量相等。另一个是点火提前的问题,首先这的确是涡轮增压的一个缺点,但通过实验证明这个缺点并不能掩盖它的优点,而且目前通过与缸内直喷技术的结合以及通过调整使用燃油标号就能改善这个缺点。暂时想到这么多,欢迎有不同意见的大神来继续讨论,但希望评论前能好好看一下加粗下划线部分。
让我来做个总结吧:说涡轮省油的依据:1、 涡轮能够压榨功率,从而在保证同等功率输出情况下,发动机能够小型化,排量减小,减少质量和体积,质量减小必然带来整车燃油经济性+1;2、
如果减缸,发动机摩擦损失功又会减少一些,这样热效率又提升了一点点,燃油经济性又+1.3、 我们知道发动机一般在大负荷区域有最佳的燃油经济性,当发动机小型化之后,发动机负荷使用率提高。举个栗子:四个人抬一百斤东西,每个人要出25斤力气,而如果三个人抬的话,每个人就要出33.3斤力气了,这样每个人出的力气大了,也就是说每个人负荷变大了。换句话说,抬同样重量的东西,四个人抬,每个人就是工作在小负荷下,而三个人抬,每个人就是工作在相对大负荷下。同样的道理,小排量(比如三缸机)较之大排量(比如四缸机),能经常工作在中等大负荷工况,而中等偏大负荷工况相对节油。中等大负荷为什么省油呢:因为在中等偏大负荷下,缸内燃烧温度压力上升,平均有效压力上升,总之燃烧状况变好,热效率就上来了。4、增压发动机由于进气压力高,因此泵气损失相比自然吸气要低很多。泵气是活塞在抽吸的,要力气的!说涡轮不省油的:1、涡轮增压由于在排气管加了一堆东西,实际上造成排气背压增大,从这方面考虑,排气行程泵气损失是要增加的。3、呵呵,既然谈论省不省油那就是得要有比较的了。你如果拿1.5T和1.5NA来比较的话,1.5T自然是没有什么优势的,特别是在城市道路上,走走停停,涡轮增压用处不大;要知道,涡轮增压还是适合于通畅的高速大道;因此如果要说涡轮增压省油,请与同等功率输出的自然吸气发动机对比才合适。就城市道路那走走停停,涡轮能愉快的介入吗,那还不是一个摆设4、呵呵,虽然涡轮增压能够使发动机更早介入最大扭矩区间。你也知道是最大扭矩,对于一般车主谁tm有事没事往外特性上跑。
液晶产品策划/空气监测净化产品市场推广/宏观/计量/日本商社/汽车爱好者科鲁兹1.6t涡轮增压发动机没有中冷装置是不是 会对发动机有什么影响 跪求高手回答 、_百度知道
科鲁兹1.6t涡轮增压发动机没有中冷装置是不是 会对发动机有什么影响 跪求高手回答 、
小弟想入一辆车
克鲁兹1.6t涡轮增压的和高尔夫6
求行家给个意见
提问者采纳
一个是靠外观和宣传赚钱;另一个是靠品质巩固市场。选哪个不是很明摆的么。不过高6估计过年前都提不到。如果没有中冷装置那应该有别的空气冷却装置吧,不然这个涡轮增压就太山寨了
提问者评价
但是觉得高6 小了点
其他类似问题
科鲁兹的1.6T涡轮发动机有中冷装置,中冷是给增压气体降温的。关于科鲁兹1.6T和高尔夫1.4TSI如何选择就看你比较注重那个方面,如果注重动力驾驶操控就科鲁兹1.6T,因为发动机功率、扭力都比大众1.4TSI高出一大截,而且底盘调教较好;如果比较关注油耗、配置就选高尔夫1.4TSI。
为您推荐:
其他2条回答
通常普通小车的涡轮增压发动机的增压比不大,所以没有中冷装置,不会对发动机有什么影响的。
没有任何影响,推荐你买前者,容易达到增压效果
您可能关注的推广
涡轮增压发动机的相关知识
等待您来回答
下载知道APP
随时随地咨询
出门在外也不愁

我要回帖

更多关于 发动机配件涡轮增压器 的文章

 

随机推荐