几近完美的动力系统:大众双增压技术浅析

惯常所见的增压系统,一般分为机械增压Supercharger和涡轮增压Turbocharger两种,两种增压方式各自有其优缺点。机械增压的使用历史比涡轮增压更为悠久,最早的机械增压系统出现在二十世纪二十年代的格兰披治(Grand Prix)赛车上,并在随后的日子里因为其对引擎动力输出的帮助,所以得到了较为广泛的应用,机械增压的优势在于低转输出扭力和动力输出的线性表现,在当时的引擎技术不高的历史环境下,机械增压系统确实让当时的汽车的动力输出得到了提升,不过这种增压方式最大的缺点便是高转时增压力不足和动力衰减较快,当然了,对于噪声控制和引擎运转的平稳度机械增压系统都是较难控制的。

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图:罗茨风机式的机械增压器,是目前在欧系车型中应用较广的其中一种形式,常见的M.Benz增压车型均使用这样的风机。(上图增压器为卡迪拉克STS的增压型号)

至于涡轮增压系统出现的年份较晚,最早装备这样的废气涡轮增压系统的车型是雪佛兰(Chevrolet)的Corvair,涡轮增压系统是一种可以有效提高引擎效率及燃烧效率的辅助进气系统,涡轮扇叶由引擎排出的废气推动,以帮助提高进气量和彻底改变空气必须通过真空吸力进入气缸的传统。不过涡轮增压也有其缺点,就是低转时,也就是仍未达到涡轮增压器工作状态前,其对进气流是一个很大的阻碍,导致这种引擎在起步阶段的扭力输出较弱。涡轮增压的大致工作原理我们之前也曾讨论过,而如何将两种增压有机地整合并各取精华、去其糟粕是许多汽车厂商都希望实现的,于是便出现了双增压的概念。

几近完美的动力系统:双增压技术浅析

双增压系统最早出现在1985年的Lancia Delta S4拉力赛车上,虽然在赛车范畴里Dleta S4获得了巨大的成功,但这套系统终究因为结构复杂和维护要求高,所以一直未能在其他的Lancia车型上实现民用化。这个门槛直到2005年Golf GT的出现才宣告正式被打破,Golf GT使用一台代号为BLG的1.4升直列四缸TSI引擎,虽然排气量并不算高,但是厂家公布的峰值马力高达170匹,而扭力则有24.5公斤米,在其同级对手甚至越级挑战中BLG引擎都是个中的表表者。

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图:BLG引擎的前方特写。

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图:引擎后方特写,可以看到下方的机械增压系统。

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图:这台便是全球第一台民用化的双增压引擎,来自VAG的BLG引擎,其最大的特色在于同时使用两种完全不同的增压系统并通过先进的引擎管理系统将两者有机结合在一起。

从机械结构上分析,这种双增压系统的布局并不算太复杂,它有两个相对的独立而且不同的增压器组成:位于引擎舱前部的排气芭蕉上安装了来自KKK的涡轮增压器,这颗涡轮增压器的工作临界点为1500转,而从3500转后进入单一的涡轮增压阶段,其最大增压值达到了1.8 Bar;进气歧管位于引擎舱后方,歧管下则安装了一个由Eaton公司提供的罗茨式风机作为机械增压部分。两者之间通过一个阀门对使用何种增压形式进行选择,实现两个增压切换的就是其心思细密的引擎管理系统了。这台引擎有两个切换点,一个是1500转,另外一个则是3500转。

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⑴1500转以下时,引擎使用单独的机械增压方式为引擎提供适当进气压力,在1500转时因为涡轮开始介入而达到最高的2.5 Bar;⑵1500转~3500转之间时,旁通阀出于可变化的半开状态,一部分空气继续通过机械增压器对引擎供气,而另外一部分空气则开始使用涡轮增压器进行空气压缩;⑶3500转之后,旁通阀实现全开,而驱动机械增压器离合器也处于离开状态,此时,所有空气均进入涡轮增压器进行压缩。

至于引擎的本身,这台1.4L直列四缸引擎使用全新的EA111平台,该引擎采用铸铁中缸、开放式水道、气缸间隙为82mm、而曲轴连杆等则同样铸铁制作,与前代最大的不同在于新系列引擎全部使用了免维护的链条传动。另外EA111系列引擎最大的特色之一便是全部用上了FSI缸内直喷系统,喷嘴端燃油压力达到与GTI等车型相同的110 Bar。引擎总重量为131公斤。

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图:这个便是BLG引擎的大系统拆解图。

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图:BLG引擎的涡轮增压系统。

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图:来自EATON公司的机械增压器,可以从剖视图中看到其采用罗茨风机时增压原理。

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图:EA111系列采用铸铁中缸材质,开放式水道设计,每个气缸间的间隙为82mm,口径×冲程:76.5mm×75.6mm。

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图:垂直于气缸盖上的物体就是FSI系统的机械式燃油加压泵,进入喷嘴端燃油压力达到110 Bar。

总的而言,这种双增压系统弥补了两种增压系统各自的缺点,例如低转时可以充分利用机械增压系统对扭力的帮助,从引擎曲线上看,在1500转时便达到了最高的24.5公斤米的扭力输出,从而使Golf GT的百公里加速时间跨入8秒以内(7.9秒),在同级车(1.4L)而言足以称得上“超跑”级数。而最大马力出现于6000转时的170匹,如果换算升功率也有121匹/升,同样是出类拔萃的一台。虽然动力表现出色,但是其耐用性和适应性方面仍有待验证,VW在研制这台过程中,合共生产了250台原型引擎并进行在试验台进行了近30万公里作测试,而实际使用中,因为该引擎的压缩比达到10,在增压引擎中算是相当高的,所以引擎必须使用98号的燃油,对于油品不佳的国内市场真的会让一众车迷却步。不过如果作为技术上的展望,相信BLG引擎不会是最后的作品,相信随着该技术的不断成熟,排气量也会不断提升,下一台双增压引擎会是什么?1.8还是2.0?我们拭目以待。

几近完美的动力系统:双增压技术浅析

2013年04月28日

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