渦輪增壓汽車,猛踩油門,為什麼會有超過一秒的延遲? | 知乎問答精選

 

A-A+

渦輪增壓汽車,猛踩油門,為什麼會有超過一秒的延遲?

2018年11月25日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 4 ℃ 次

【JeffYU的回答(35票)】:

大腳油門時「思考人生「是很多車主會抱怨的一個現象。銃蒙從發動機的角度說明了渦輪遲滯。車輛是一個系統,其表現往往是多個部件共同作用的結果,下面我從變速箱的角度來說明題主描述的現象。

其實」思考人生「並非渦輪增壓發動機特有現象,很多非渦輪增壓發動機也會有這種感受。只是不同車輛"思考人生」的時間不盡相同。思考人生的時間其實是變速箱標定設定的結果,而這個設定,受銃蒙所述的渦輪遲滯影響很大。

大腳油門車輛需要做降擋,這種降擋稱為「Power-on Downshift」。最近幾年,開始有一些公開論文討論其換擋邏輯,所以我這裡也可以引用一些公開資料來講這個換擋了。

這裡引用的論文是Shift control strategy and experimental validation for dry dual clutch transmissions,作者:Yonggang Liu,Datong Qin,Hong Jiang,Yi Zhang。作者們來自重慶大學,密歇根大學,美國福特。論文所述的換擋是DCT換擋,很多AT的換擋邏輯和這個也是類似的。(題外話:會不會又有人跟我吵,「AT沒有離合器!」,我只能說,你開心就好。)

先上圖:

再上文字描述再上文字描述

During downshifts that start with the inertia phase, the engine speed at the target gear is higher than that of the current gear. Therefore, at the beginning of downshift, engine speed should be increased quickly as the inertia phase starts. The current control strategy is usually to increase the engine speed by adjusting the throttle opening. However, due to the throttle response delay and fuel loss caused by excessive throttle opening, the engine speed controlled by throttle opening is not adopted during the inertia phase. In this paper, the pressure of the off-going clutch is decreased quickly to slip the clutch so as to increase the engine speed. An open loop clutch control for the disengagement speed of off-going clutch is adopted based on the requirement of shift response in terms of the smoothness and duration of shift process.

In addition, the off-going clutch torque control must avoid power interruption. When the off-going clutch reaches the designed slipping rate, its disengagement should be controlled at a slower pace until the synchronization of oncoming clutch speed. Meanwhile, the target variation curve of the engine speed during shift can be determined by the engine speed on both the current gear and the target gear. The disengagement speed of off-going clutch can be amended according to the difference between target engine speed and actual engine speed. On the other hand, the oncoming clutch is gradually increased to eliminate the clutch free travel during inertia phase.

然後是通俗版解釋:

解釋前,先說一個針對DCT的公式(公式一):發動機扭矩 = 離合器扭矩 + 發動機慣性矩

對AT來說,還需要考慮液力變矩器影響,此處不表。

發動機慣性矩是指發動機加速所需要的扭矩,正比於發動機轉速加速度。

Power-on Downshift分為兩個階段,分別是Inertial Phase和Torque Phase,在Inertial Phase完成發動機轉速的變化,在Torque Phase交換兩個離合器的扭矩。完成發動機轉速變化的方式是減少離合器扭矩,從公式一可以看出,減少離合器扭矩的結果是增加發動機慣性矩,於是發動機轉速上升(看圖)。

再來一個公式(公式二):變速箱輸出扭矩 = 離合器扭矩 × 速比

駕駛員感受是跟著變速箱輸出扭矩走的。而換擋後由於擋位變小,速比變大。所以輸出扭矩如果在圖中畫出來應該是這樣(隨手畫的,比例不對,意思意思就好):

發現什麼沒?中間有一個大坑!這個「大坑」,就是所謂「思考人生」的時間。那麼是否可以讓「思考人生」的時間變短一點呢,答案是可以的,但是很不幸,會有別的後果。發現什麼沒?中間有一個大坑!這個「大坑」,就是所謂「思考人生」的時間。那麼是否可以讓「思考人生」的時間變短一點呢,答案是可以的,但是很不幸,會有別的後果。

如果讓這個時間變短,就意味著需要更快完成換擋,由公式一可知,需要更大的發動機慣性矩,那麼需要更小的離合器扭矩。那麼上圖中Clutch 1扭矩在Inertial Phase需要跌落更厲害,結果就是變速箱輸出扭矩跌落更厲害,這個坑會更大,駕駛員會明顯感覺到車輛先減速,再猛加速。於是又有人抱怨「開車如騎狗」。

最後說說渦輪增加發動機的影響。

論文中的發動機扭矩是平的,而實際中,踩油門後,發動機扭矩應該是往上走的。所以這個坑其實沒這麼嚴重,也需要往上走。實際的輸出扭矩大約是這樣的:

發動機扭矩能力越強,扭矩起來越快,發動機就能產生更多扭矩用於發動機慣性矩,而離合器扭矩就不需要怎麼下降,駕駛員就越感受不到這個坑的影響。渦輪發動機由於渦輪遲滯的影響,扭矩起來比較慢,所以駕駛員就更加明顯地感覺到「思考人生」的作用。對於工程師來說,就是在「思考人生時間太長」和「開車如騎狗」兩種極端中進行平衡。

【銃蒙的回答(73票)】:

在回答這個問題之前,我們先要瞭解油門踏板的工作方式和渦輪增壓的介入原理。

電子油門踏板通過踏板的行程來傳輸電信號給ECU 經過ECU處理後對電動節氣門的開度進行調整,從而達到控制發動機燃燒的結果。這個過程中ECU需要協調踏板的行程和節氣門配氣的工作。

(聲明,以下圖片來自百度百科電子油門頁面:電子油門_百度百科)

渦輪增壓的工作方式中,我們需要瞭解到,不管是機械增壓還是廢氣增壓,實質上都是一種壓縮空氣的設備。通過將壓縮的空氣輸入到燃燒室內,提高充氣效率和增強燃燒效果。

綜合以上的信息,在這個過程中,如果出現了增壓介入的遲滯的現象,我們不難判斷出以下的原因:

1.撇開渦輪增壓系統的介入時間等原因,油門踏板的行程在轉化為電信號由ECU傳輸至節氣門的過程中,如果ECU控制策略本身就要求了一定的時間(可能為了渦輪介入,或者變速箱換擋,燃油經濟性等等),那麼這種滯後是完全可能出現的,且與增壓系統本身的遲滯沒有直接的關係。

2.廢氣渦輪增壓需要廢氣推動葉輪,再產生動能傳動進氣增壓,這個過程需要壓力的積蓄,故遲滯屬於正常現象。

3.機械增壓雖然可能通過曲軸傳動能夠達到一定的同步性能,但同樣增壓是一個過程,無法達到完全同步的效果

4.不管是廢氣還是機械增壓,根據其工況都會有不同的控制策略,尤其針對穩態和瞬態的工況,突然加油門的工況屬於後者。在突然加油門的情況下,瞬態工況會造成以下的問題:

>廢氣增壓渦輪與壓氣渦輪轉子的慣性對瞬時加速的影響會有一個平台期。

> 進氣歧管和進氣系統內空氣的彈性緩衝作用。

> PID控制需要根據瞬態工況反饋的數據進行計算和調整並最終達到穩態,這過程中涉及到對廢氣旁通閥等零件的調整和反饋控制,故一秒鐘已經算是短的了。

【ronylai的回答(28票)】:

同意 @銃蒙 的答案,這裡補充一下混動車是怎麼解決這個問題的。

在支持並聯工作模式的混動系統中,可以利用電機的扭曲-時間特性來解決渦輪遲滯的問題。舉個急加速工況的例子,在30-40kph狀態下,加速踏板到底,由於有渦輪遲滯,發動機的最大扭矩需要一定時間才能完全輸出。如下圖:

紫色曲線---加速踏板開度紫色曲線---加速踏板開度

紅色曲線---發動機扭矩

綠色曲線---Powertrain扭矩

黃色曲線---電機扭矩

藍色曲線---電機扭矩中補償渦輪遲滯的部分

圖中的工況是,加速踏板迅速到底,這時ECU控制發動機輸出最大扭矩,可是由於渦輪的遲滯,發動機無法立即實現這一目標扭矩。此時電機扭矩(黃色曲線)會在短時間內輸出最大扭矩,來迅速滿足駕駛員的扭矩需求,隨後減小,而發動機的扭矩會逐漸增大,到達峰值,電機扭矩和發動機扭矩的疊加,就是Powertrain扭矩(綠色曲線)。

解釋一下藍色曲線,混動控制中將電機需求扭矩分為兩部分,一部分是補償渦輪遲滯的,這就是藍色曲線所代表的;另一部分是持續輸出的扭矩,就是黃色曲線的值減去藍色曲線的值。

利用電機這個迅速響應的特點,來解決渦輪遲滯的問題,給混動車帶來了更好的加速體驗。所以百公里加速,對於搭載驅動電機的混動車,本就是強項。

【柯瓜子的回答(14票)】:

你要給渦輪一點思想準備

【春夏的回答(1票)】:

讓渦輪飛一會。

【dfdfdfdf的回答(4票)】:

您說的猛踩油門大於1秒的延遲應該是自動變速箱邏輯問題,而不是增壓遲滯。

增壓遲滯主要表現在低轉速時發動機轉速攀升比較慢,到了增壓開啟的轉速區間又感覺轉速攀升明顯加快。在油門上表現為一開始覺得踩不動,過一會突然又變的很猛。

但是那您所說的突然地板油變速箱反應很慢並非這種情況,自動變速箱的車子突然地板油一般轉速並不會攀升,過一小會以後變速箱連續降檔才開始動力輸出。

我不是工程師,但是個人認為是變速箱在判斷你急加速的意願是否明確,以防止誤操作。因為一旦因為顛簸或者單純駕駛者緊張而誤踩油門時,發動機就直接強力輸出的話不但危險也會影響行車質感。本人以前開的兩部別克(林蔭大道和昂科雷)都是3.6的自吸發動機。表現即為正常力度踩踏油門轉速上升均勻,尤其是低轉時,可以很順暢的從800上升到3000。但是林蔭大道只要踩動稍大就能感覺到油門反應非常遲緩。而昂科雷則是地板油以後會快速連降多檔,轉速迅速拉的過高,但是速度卻上不來。一兩秒後自動升檔車才衝出去。所以地板油遲鈍真不是渦輪車專有。因此不管自吸還是渦輪車,只要是自動變速箱都會有一個思考邏輯過程。

如果題主覺得理由還不夠充分,那麼本人妻子現在開的CLA260應該可以提供另一佐證。CLA的2.0t發動機在油門響應設置為S檔時地板油車子在一個比較小的延遲下就能彈出去,比兩部3.6自吸的反應都快得多。但是從引擎800轉保持一個適中的力度踩油門會感覺上2000左右轉速指針上升速度突然變快。所以我認為這種引擎低轉時轉速表指針攀升速度明顯呈階梯變化的情況才是所謂的渦輪遲滯。

再舉個極端例子,本人現在駕駛寶馬M6,手動起步時可以直接滑胎,照說不會有遲滯,但是自動檔(邏輯設置為comfort)時地板油會停頓足足3秒後才開始加速,並且可以感覺到加速度是線性攀升的,即沒有很強推背感。我覺得從這裡是可以看到變速箱邏輯是如何影響發動機動力輸出的。

再次重申本人只是一個汽車愛好者,無任何汽車工程背景。所提觀點只是基於自己所駕駛過的車輛而來。可能並不準確。

【錢星的回答(1票)】:

自然吸氣也有延遲,並且轉速越低延遲時間越長。對於渦輪增壓來說,可能的延遲有:

1,信號處理延遲

2,節氣門打開延遲

3,空氣充滿進氣管的延遲

4,渦輪增壓器加速延遲

5,自動變速箱控制的延遲。

【leonlu的回答(1票)】:

題主你把情況說說清楚啊。

如果有超過1秒的遲滯,那麼很有可能你開的是液力變距的at車吧?是不是指油門踩下,轉速上升,馬達轟鳴,但是過了1秒才感覺開始提速?如果是這樣,那是因為你開的是液力變距at的車。你要是開mt,或者dsg等直接傳動的變速箱的車,雖然渦輪啟動有遲滯,但是絕對比1秒要短的多的多。

【郭慧傑的回答(1票)】:

可能是渦輪遲滯·· Turbo Lag

渦輪增壓的發動機有個發力轉速,在達到這個轉速前渦輪不怎麼起作用,所以也造成了渦輪增壓發動機發力線性不好的現象,剛開始沒力氣,渦輪突然開始工作以後爆發出來的力量非常大,導致車子很難控制···

現在的廠商做家用車的時候都盡量降低渦輪遲滯,以在提升動力的同事增強線性,這樣舒適性和操控性都好一些、、、

如果想看渦輪遲滯的直觀表現的話,可以去看看日本車的加速賽,日本人改車的時候喜歡把一個小發動機上改一個巨大無比的渦輪,比如EVO,Supra以前的一些爆改車型什麼的,加速賽的時候,油門全開,綠燈亮了以後有一個非常明顯的遲滯,然後就跟磕了藥一樣猛地跳出去,看著還是很好玩的,哈哈

【你有藥啊的回答(0票)】:

渦輪用發動機廢氣驅動。猛踩油門,渦輪轉速增加,然後再作用到發動機。所以延遲了。你看頭文字D,為了不延遲,偏時點火,讓汽油進入排氣管,爆燃,汽車尾巴能看到排氣管噴火

【冷洋的回答(0票)】:

自吸V6吧

【Ztig的回答(0票)】:

人家要更快地加速怎麼也得讓人家大口喘口氣啊

【Elliot的回答(3票)】:

我想你說的有延時的車應該是自動變速箱的,因為渦輪工作的轉速區間靠後,現在雖然做過多方面調整,也得2200轉以上才啟動。自動變速箱是從1000轉左右開始起步的,有一小段渦輪不能啟動的區間。

其實渦輪增壓發動機不配合手動變速箱挺浪費的。

【FrankKidd的回答(3票)】:

這個,首先要瞭解渦輪增壓。(詳見渦輪增壓_百度百科)我也專門查過類似的問題,百科的答案是:因為渦輪是「廢氣再利用」,所以先要燃燒才有廢氣產生吧。這個過程需要時間,就是差不多一秒。(簡略概括。。。)

新手發言,望各位老師斧正,不喜勿噴。。。

【夏濤的回答(1票)】:

這個世界什麼東西都有延遲的!你幹嘛那麼急

【知乎用戶的回答(0票)】:

你可以調節增壓量

【LeeXaviera的回答(0票)】:

請用手動或者s檔

【知乎用戶的回答(0票)】:

我覺得這是 渦輪反應的時間和你大腦潛意識裡的預期值 比較 誰快誰慢的問題 也許他就這麼快 是你感覺它慢 和光的傳播 電的傳播一樣 你感覺它快 但是它也要傳播的反應時間 開手電時感覺一開 光就來了 是因為光和電的反應速度太快 人類根本體會不到。 本來是機械問題我來這麼答 嫩麼樣

【一匹大鯊魚的回答(0票)】:

有人突然踹我一腳,估計我會反應兩秒…臥槽!誰呀?幹嘛踹我?估計能打過!還回去…

【三荼的回答(0票)】:

自吸歡迎您!

標籤:-汽車 -機械 -發動機 -渦輪增壓


相關資源:





給我留言