问题

为什么汽车不设计一个涡轮增压开关?

回答
要说汽车不设计一个“涡轮增压开关”,这事儿说起来还真有点意思,毕竟涡轮增压这玩意儿,在提升动力方面可是个好帮手。为什么厂商们不给我们留个开关,想开就开,想关就关呢?这事儿,咱得从几个方面掰扯掰扯。

首先,得明白涡轮增压是怎么工作的。它就像给发动机装了个“小风扇”,利用发动机排出来的废气去带动这个风扇,风扇再把新鲜空气往发动机里头“压”,这样一来,气缸里就能塞进更多的混合气,燃烧起来自然就更有劲儿了。这个过程是发动机电脑(ECU)根据各种传感器的数据,比如油门开度、发动机转速、水温等等,实时调控的。

为啥不能随便开关?

1. 不是“开”和“关”那么简单,而是“有没有”的问题

涡轮增压器跟发动机是“绑定”在一起的。一旦安装了涡轮,它就是发动机的一部分,24小时都在工作,只不过是在发动机需要更多动力的时候,它才会“全力以赴”,输出足够的增压压力。它不像空调有个独立的开关,一按就制冷。涡轮增压器是通过一个叫做“排气旁通阀”(Wastegate)的东西来控制增压压力的。当增压压力超过设定值时,旁通阀就会打开,把一部分废气绕过涡轮,这样涡轮就不会转得太快,增压压力也就不会过高。你想想,这个旁通阀有没有一个“关闭”档位?如果强行让它一直开着,那涡轮就几乎不起作用了,相当于把涡轮“废掉”。反过来,如果强行让它一直关着,那增压压力就会飙升,可能会损坏发动机。所以,不是有没有一个开关,而是涡轮本身的工作状态是可以通过ECU精细控制的。

2. 发动机的“脾气”不一样,需要“量身定制”

发动机的“体质”各有不同。有的发动机天生就适合高转速,高功率输出;有的则更注重低扭表现,平顺性。涡轮增压器的介入,会很大程度上改变发动机的动力输出特性。如果强行给你一个涡轮开关,那就意味着要设计两套完全不同的供油、点火、增压控制策略,一套用于“无涡轮”模式,一套用于“有涡轮”模式。这不仅会大大增加研发成本,还会让车辆的控制系统变得异常复杂,甚至可能导致两种模式之间的切换不够平顺,影响驾驶体验。

想想看,当你踩下油门,ECU需要瞬间判断是用“温和”的方式输出动力,还是用“狂暴”的方式。这中间有很多参数需要匹配,比如燃油喷射量、点火提前角、甚至气门正时等等。如果强行加个开关,让发动机在“无涡轮”状态下工作,就意味着需要重新调整这些参数,让发动机在没有涡轮的辅助下也能有相对合理的动力输出,但这可能会牺牲一部分性能或者燃油经济性。

3. 安全和可靠性是第一位

汽车的设计,安全和可靠性永远是排在第一位的。涡轮增压器一旦工作,它产生的压力和温度都非常高。如果用户随便开关,可能会导致发动机在不合适的时候突然爆发动力,比如在湿滑路面上,或者在低速行驶时。这很容易导致车辆失控,发生危险。

而且,涡轮增压器对润滑和冷却的要求也很高。发动机的机油需要持续不断地供给涡轮轴承,以防止过热损坏。如果频繁地开关涡轮,可能会导致机油供给跟不上,增加涡轮的磨损。

另外,现在的汽车厂商更倾向于通过“驾驶模式选择”(例如经济模式、运动模式、赛道模式等)来间接调整涡轮的介入程度。在经济模式下,ECU会限制涡轮的增压压力,让动力输出更平缓,更省油;在运动模式下,则会允许涡轮在更低的转速介入,并且输出更高的增压压力,让车辆响应更灵敏,动力更强劲。这种方式既满足了用户对不同驾驶风格的需求,又能保证车辆的整体安全和可靠性,同时还能优化燃油经济性。

4. 技术进步,已经让“开关”变得不那么必要

早期的涡轮增压技术,确实存在一些“涡轮迟滞”的现象,就是踩下油门后,需要等一会儿涡轮转起来,动力才会一下子涌上来。这种感觉有点像一个“开关”,只不过这个“开关”是有一个反应时间的。

但随着技术的发展,比如可变截面涡轮增压器(VGT)、双涡管涡轮增压器、电控旁通阀等技术的应用,涡轮的响应速度已经大大提升。很多现代涡轮增压发动机,在低转速时就有不错的动力表现,几乎感觉不到明显的涡轮迟滞,动力输出更加线性、平顺。在这种情况下,再设计一个“涡轮开关”的意义就不大了,反而可能增加复杂性。

那有没有类似的“开关”?

虽然没有直接的“涡轮增压开关”,但就像我前面提到的,很多车都提供了“驾驶模式选择”。比如,宝马的“驾驶体验控制”(Eco Pro, Comfort, Sport),奔驰的“驾驶模式”(Comfort, Sport, Sport+),奥迪的“驾驶模式选择”(Comfort, Auto, Dynamic, Individual)等等。

这些模式的核心,就是通过ECU调整发动机的动力输出策略,其中就包括了对涡轮增压系统的控制。在“经济模式”下,ECU会保守地控制涡轮的增压压力,尽量保持在较低的水平,优先保证燃油经济性。而在“运动模式”下,ECU则会更积极地让涡轮介入,提高增压压力,让发动机在更低的转速下就能爆发出更强的动力。

还有一些高性能车型,可能会提供“赛道模式”或者允许用户自定义一些参数,比如转向力度、悬挂硬度,甚至有时候会允许对动力响应进行一些微调。但即使这样,也从来不是一个简单的“涡轮开关”,而是对整个车辆动力总成和底盘系统进行整体调校。

总结一下:

汽车不设计一个直接的“涡轮增压开关”,主要原因在于:

技术实现复杂且成本高昂:不是一个简单的“开”和“关”,而是涉及到发动机的整体控制策略。
影响驾驶平顺性和安全性:贸然切换可能导致动力输出不稳定,增加驾驶风险。
现有技术已能满足需求:通过驾驶模式选择等方式,已经实现了对涡轮介入程度的有效调控。
可靠性和耐久性考量:不当的使用方式可能损害涡轮和发动机。

所以,厂商们更倾向于通过精密的ECU控制,让涡轮增压系统“该工作的时候就工作”,并且能够根据不同的驾驶场景进行优化,提供更安全、更可靠、更经济的驾驶体验,而不是留一个可能被滥用的“开关”给我们。

网友意见

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现在汽车是有涡轮开关的,当你油门开度小时,涡轮都是不介入的,哪怕你转速高达4000转,涡轮其实也是不起压。因为废气都从旁通阀漏出去了。只不过它的工作原理是根据你的油门开度,可整体来看还是符合你所谓的开关的

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确实有开关,见下图:

“涡轮开关”的名字叫废气旁通阀。

图上画的是电磁控制废气旁通阀,这个阀就是涡轮开关。

控制逻辑(大概意思,不精确):

怠速时,废气旁通阀全开,绝大多数排气经过旁路排出,不去推涡轮。

小油门低负载工况,废气旁通阀也尽量保持全开,不去推涡轮。

随着油门行程逐渐加大,或者在某一行程下持续踩踏油门,该阀会逐渐关闭,让一部分排气去推涡轮。

油门踩到底时,该阀会直接关闭,所有排气去推涡轮。

是否关阀,主要看油门踏板行程。你踩得深,就关阀;你踩一点点,就不关阀。至于你说的起步,憋转速弹射起步时阀门是关着的;怠速状态下直接踩油门起步,就看你怎么踩了。

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