渦輪增壓技術(shù)（Turbo）是一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣能力的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，如果我們?cè)谵I車尾部看到Turbo或者T，即表明該車采用的發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)了。譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T，寶來(lái)1.8T等等。應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)來(lái)提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，已經(jīng)有30多年的歷史了。1998年以后，國(guó)內(nèi)的汽車制造廠也開(kāi)始使用Turbo技術(shù)。尤其是南、北大眾出的汽車，比如AudiA6/1.8t。
基本介紹
機(jī)械增壓系統(tǒng)
機(jī)械增壓系統(tǒng)：這個(gè)裝置安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上并由皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接，從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸獲得動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將空氣增壓吹到進(jìn)氣岐道里。其優(yōu)點(diǎn)是渦輪轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)相同，因此沒(méi)有滯后現(xiàn)象，動(dòng)力輸出非常流暢。但是由于裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸里面，因此還是消耗了部分動(dòng)力，增壓出來(lái)的效果并不高。
氣波增壓系統(tǒng)
氣波增壓系統(tǒng)：利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮。這種系統(tǒng)增壓性能好、加速性好但是整個(gè)裝置比較笨重，不太適合安裝在體積較小的轎車?yán)锩妗?/p>
廢氣渦輪增壓系統(tǒng)
廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：這就是我們平時(shí)最常見(jiàn)的渦輪增壓裝置了，增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)任何機(jī)械聯(lián)系，實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與禍輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動(dòng)機(jī)功率及扭矩要增大20%—30%。但是廢氣渦輪增壓器技術(shù)也有其必須注意的地方，那就是泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是轉(zhuǎn)子，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣驅(qū)動(dòng)泵輪，泵輪帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)后給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達(dá)到每分鐘十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常見(jiàn)的機(jī)械滾針或滾珠軸承無(wú)法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動(dòng)軸承，由機(jī)油來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑，還有冷卻液為增壓器進(jìn)行冷卻。
復(fù)合增壓系統(tǒng)
復(fù)合增壓系統(tǒng)：即廢氣渦輪增壓和機(jī)械增壓并用，機(jī)械增壓有助于低轉(zhuǎn)速時(shí)的扭力輸出，但是高轉(zhuǎn)速時(shí)功率輸出有限；而廢氣渦輪增壓在高轉(zhuǎn)速時(shí)擁有強(qiáng)大的功率輸出，但低轉(zhuǎn)速時(shí)則力不從心。發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)師們于是就設(shè)想把機(jī)械增壓和渦輪增壓結(jié)合在一起，來(lái)解決兩種技術(shù)各自的不足，同時(shí)解決低速扭矩和高速功率輸出的問(wèn)題。這種裝置在大功率柴油機(jī)上采用比較多，汽油機(jī)上采用雙增壓系統(tǒng)（復(fù)合增壓系統(tǒng)）的車型還比較少，大眾的1.4 TSI發(fā)動(dòng)機(jī)（這款發(fā)動(dòng)機(jī)兼顧了低速扭力輸出和高速功率輸出。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，由機(jī)械增壓提供大部分的增壓壓力，在1 500rpm時(shí)，兩個(gè)增壓器同時(shí)提供增壓壓力。隨著轉(zhuǎn)速的提高，渦輪增壓器能使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更大的功率，與此同時(shí)，機(jī)械增壓器的增壓壓力逐漸降低。機(jī)械增壓通過(guò)電磁離合器控制，它與水泵集合在一起。在轉(zhuǎn)速超過(guò)3500rpm時(shí)，由渦輪增壓器提供所有的增壓壓力，此時(shí)機(jī)械增壓器在電磁離合器的作用下完全與發(fā)動(dòng)機(jī)分離，防止消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率）采用了這一系統(tǒng)。其發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，只是結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，技術(shù)含量高，維修保養(yǎng)不容易，因此很難普及。
增壓目的
渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時(shí)候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率。就拿我們最常見(jiàn)的1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)增壓之后，動(dòng)力可以達(dá)到2.4L發(fā)動(dòng)機(jī)的水平，但是耗油量卻比1.8發(fā)動(dòng)機(jī)并不高多少，在另外一個(gè)層面上來(lái)說(shuō)就是提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。
結(jié)構(gòu)及其原理
渦輪增壓這個(gè)原本多用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)忽然在國(guó)產(chǎn)中高檔轎車中熱了起來(lái)。先是奧迪A6 1.8T熱銷，而后又傳出上海帕薩特B5也將采用1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的消息。
那么，究竟什么是渦輪增壓技術(shù)，應(yīng)用這一技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)有哪些好處？為更直觀地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們將同為奧迪A6匹配1.8T、1.8、2.4三種發(fā)動(dòng)機(jī)做一個(gè)比較。
嚴(yán)格地講，這三種發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有可比性。同是奧迪公司精心設(shè)計(jì)的具有世界先進(jìn)水平的發(fā)動(dòng)機(jī)，1.8T和1.8為直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，而2.4為V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)不同。但我們僅想通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩曲線等表象，反映出渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。
采用渦輪增壓主要是為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量
許多人都知道，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，多是靠燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒作功，從而對(duì)外輸出功率。在發(fā)動(dòng)機(jī)排量一定的情況下，若想提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃燒。然而，向氣缸內(nèi)多提供燃料容易做到，但要提供足夠量的空氣以支持燃料完全燃燒，靠傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是很難完成的。
就拿汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，每向氣缸內(nèi)提供1公斤的汽油，約需要?dú)飧孜?5公斤的空氣，才能保證汽油充分燃燒。這15公斤的空氣，其體積將是非常大的，光靠氣缸在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程產(chǎn)生的真空度，不容易將這么大體積的空氣完全吸入。因此，提高發(fā)動(dòng)機(jī)吸入氣體的能力，也就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率就顯得尤為重要。
增壓技術(shù)就是一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣能力的方法。
從原理上講，增壓并無(wú)神秘之處。它就是采用專門的壓氣機(jī)將氣體在進(jìn)入氣缸前預(yù)先進(jìn)行壓縮，提高進(jìn)入氣缸的氣體密度，減小氣體的體積，這樣，在單位體積里，氣體的質(zhì)量就大大增加了，進(jìn)氣量即可滿足燃料的燃燒需要，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。
增壓過(guò)程中采用的壓氣機(jī)又叫做增壓器。廢氣渦輪增壓是進(jìn)氣增壓的一種方式。發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方法根據(jù)驅(qū)動(dòng)增壓器所用能量來(lái)源的不同，基本上可以分為三類：第一類是機(jī)械增壓系統(tǒng)，增壓器由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)齒輪(或鏈條等)直接驅(qū)動(dòng)。第二類是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，增壓器是由發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排出的廢氣帶動(dòng)的。第三類是復(fù)合增壓系統(tǒng)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)上，既采用廢氣渦輪增壓器，又同時(shí)應(yīng)用機(jī)械驅(qū)動(dòng)式增壓器。此外還有慣性增壓、氣波增壓等其他增壓方式。
應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)。奧迪A6 1.8T采用的就是這種系統(tǒng)，“T”即代表渦輪增壓(Turbocharged)。
渦輪增壓的優(yōu)缺點(diǎn)
渦輪增壓的最大優(yōu)點(diǎn)是可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。
渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，它可在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的基礎(chǔ)上，大幅度提高功率和扭矩。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約40%甚至更多。這意味著一臺(tái)尺寸和重量相同的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率，或者說(shuō)，一臺(tái)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后，可以產(chǎn)生較大排量發(fā)動(dòng)機(jī)相同的功率。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)在采用了增壓技術(shù)后，還能提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放。
汽油機(jī)采用渦輪增壓技術(shù)有一定難度。
凡事有利就有弊，渦輪增壓也不例外。發(fā)動(dòng)機(jī)在采用廢氣渦輪增壓技術(shù)后，工作中產(chǎn)生的最高爆發(fā)壓力和平均溫度將大幅度提高，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能、潤(rùn)滑性能都會(huì)受到影響。
為了保證增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷條件下，能可靠耐久地工作，必須在發(fā)動(dòng)機(jī)主要熱力參數(shù)的選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、工藝等方面作必要的改變，而不是簡(jiǎn)單地在發(fā)動(dòng)機(jī)上裝一個(gè)增壓器就行了。由于這個(gè)改變過(guò)程在實(shí)行中難度頗大，而且還要考慮增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配問(wèn)題，因此在一定程度上也限制了廢氣渦輪增壓技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，廢氣渦輪增壓器與柴油機(jī)配合運(yùn)行時(shí)，渦輪機(jī)允許工作的范圍較廣，高效率范圍也較寬，在配合運(yùn)行中產(chǎn)生的問(wèn)題較少，所以廢氣渦輪增壓技術(shù)在柴油機(jī)應(yīng)用的比較多。而對(duì)于汽油機(jī)在增壓后，提高了缸內(nèi)混合氣壓縮和燃燒氣體的溫度和壓力，提高了燃燒室受熱零件的熱負(fù)荷，很容易產(chǎn)生爆震。這也就是增壓技術(shù)在汽油機(jī)上得不到廣泛應(yīng)用的主要原因。
-比較：奧迪A61.8T比1.8功率大，但比2.4起步慢
奧迪A6 1.8T的發(fā)動(dòng)機(jī)在其動(dòng)力輸出上就充分體現(xiàn)了廢氣渦輪增壓技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。由其功率——扭矩曲線圖可以看出，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，其功率逐漸增大，在5700轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)達(dá)到最大值110千瓦。這與未裝增壓器的1.8升發(fā)動(dòng)機(jī)相比，最大功率提高了大約20%。觀察其扭矩變化，在低轉(zhuǎn)速時(shí)(1750轉(zhuǎn)/分鐘以下)發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的扭矩特性。在1750轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大扭矩210 N.m，并在1750~5700轉(zhuǎn)/分鐘之間一直保持這個(gè)最大扭矩，這一點(diǎn)與未裝增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同。與奧迪A6 1.8相比，安裝增壓器后，其最大扭矩增加了25%。
奧迪A6 2.4的發(fā)動(dòng)機(jī)排量比1.8T的要大許多，而其最大功率和最大扭矩卻相差不多。但是從曲線圖中不難看出，在低轉(zhuǎn)速時(shí)，1.8T的扭矩和功率要比2.4的小。這是因?yàn)闇u輪增壓在中、高轉(zhuǎn)速時(shí)作用更明顯。因此表現(xiàn)為，奧迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢，若匹配自動(dòng)變速器，這點(diǎn)更為明顯。不過(guò)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較大時(shí)，渦輪增壓憑借其寬廣的“扭矩高原”，優(yōu)勢(shì)便會(huì)突出。但僅以發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)論，1.8T滿足車輛一般性需要，已是綽綽有余了。
使用歷史
汽車引擎的增壓技術(shù)可分為機(jī)械增壓和廢氣渦輪增壓兩種，其中廢氣渦輪增壓技術(shù)因更高的能效比而應(yīng)用得最為廣泛。
說(shuō)到渦輪增壓技術(shù)，它已經(jīng)有100多年歷史了。在1905年Alfred Buchi博士就申請(qǐng)了第一款渦輪增壓器的專利——?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)的軸向增壓器。到了1961年，小轎車開(kāi)始試探性地安裝增壓器，但因?yàn)樗查g產(chǎn)生的巨大壓力和熱量，使安裝后效果并不理想。而來(lái)自于北歐瑞典的薩博集團(tuán)薩博公司則是第一家把渦輪增壓器應(yīng)用到汽車產(chǎn)品上的汽車制造商，1977年問(wèn)世的Saab薩博99汽車，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)上，真正開(kāi)始走向成熟，它的到來(lái)同時(shí)宣告了汽車產(chǎn)業(yè)一個(gè)新時(shí)代的誕生。渦輪增壓技術(shù)改寫了“排量大小決定功率”的傳統(tǒng)概念。
性能體現(xiàn)
裝備了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，不僅在動(dòng)力和功率這些性能的數(shù)字表現(xiàn)上，遠(yuǎn)超于同排量的汽車產(chǎn)品，更在實(shí)際使用過(guò)程中能與排量上比自己上一個(gè)等級(jí)的汽車相匹敵。如：薩博集團(tuán)薩博公司在最新款Saab薩博9-3 Vector 2.0TS上裝備的2.0升強(qiáng)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以在5300轉(zhuǎn)時(shí)輸出驚人的155kW的功率，這一指標(biāo)幾乎已經(jīng)趕上普通轎車3.0排量的發(fā)動(dòng)機(jī)。也就是說(shuō)在某一程度上，這款四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品所產(chǎn)生的功率與普通六缸發(fā)動(dòng)機(jī)是等效的，這樣帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，不僅不需要為了追求高速率來(lái)花更多的費(fèi)用購(gòu)買大排量汽車，并且發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)噪音更小，而且采用分量較輕的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)降低整車重量、減少油耗更是大有益處。
環(huán)保、更低的排放標(biāo)準(zhǔn)也是渦輪增壓器一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樵谖廴救遮厙?yán)重的情況下，一個(gè)有高度責(zé)任感的汽車制造商不僅要滿足客戶對(duì)汽車的駕乘欲望，保證產(chǎn)品有足夠的駕駛樂(lè)趣，更要以保護(hù)環(huán)境、創(chuàng)造良好的生存空間為己任。渦輪增壓器正好能滿足即提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放，同時(shí)又不會(huì)以失去駕駛樂(lè)趣為代價(jià)的綜合性要求。因?yàn)樵鰤簳?huì)給燃燒室提供更多的空氣，使燃燒更徹底，排放更干凈。特別在高海拔空氣稀薄地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)也能有效的工作。全世界只有SvenskaAeroplanAktiebolaget薩博集團(tuán)是一個(gè)全系列產(chǎn)品都采用渦輪增壓技術(shù)的汽車品牌。
技術(shù)發(fā)展
相對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)這么多卓越的優(yōu)點(diǎn)，它的核心部件可以簡(jiǎn)單到一個(gè)氣泵。由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器一側(cè)的葉輪，當(dāng)它越轉(zhuǎn)越快時(shí)，另一側(cè)的葉輪也在同步加快，增大了進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣量。雖然原理簡(jiǎn)單但實(shí)際上它是很復(fù)雜和精密的，不僅需要內(nèi)部配件的嚴(yán)密配合，渦輪增壓器還要與發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)密匹配，否則就會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率甚至造成損壞。在這方面薩博集團(tuán)薩博集團(tuán)的優(yōu)勢(shì)比較明顯，Saab薩博獨(dú)創(chuàng)的動(dòng)力分流技術(shù)和他們?nèi)卵邪l(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)Trionic8，專門依據(jù)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的需要而設(shè)計(jì)，它能很準(zhǔn)確的領(lǐng)會(huì)到駕駛者的意圖，并依此來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)整套啟動(dòng)過(guò)程和各部分零件的溫度反應(yīng)，同時(shí)改進(jìn)扭矩和油門的反應(yīng)靈敏度。
隨著科技的進(jìn)步，渦輪增壓器已經(jīng)變得部件更少、體積更小、轉(zhuǎn)速更高，空氣壓縮比更優(yōu)。在歐洲，渦輪增壓器已經(jīng)占到了50%，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為提高動(dòng)力性能的主流方向。隨著新的耐高溫材料、新的平衡技術(shù)和微量潤(rùn)滑油軸承系統(tǒng)及全新電子控制的使用，渦輪增壓器對(duì)于今后的汽車還同樣起著重要的作用。
工作原理
1、一般我們叫通俗了，都說(shuō)渦輪增壓，實(shí)際上它的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)渦輪增壓器來(lái)達(dá)到的。渦輪增壓器通俗地理解就是空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。
2、渦輪增壓器利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。
3、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快(當(dāng)加速的時(shí)候)，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。
4、在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是能使發(fā)動(dòng)機(jī)在“工作效率不變”的情況下增加“輸出功率”的機(jī)械裝置。一般能使發(fā)動(dòng)機(jī)增加輸出功率在10%到40%左右。那么可以推斷，如果使PassatB5/1.8的發(fā)動(dòng)機(jī)，加了渦輪增壓器以后的“輸出功率”應(yīng)該相當(dāng)于2.3L排量發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。可想而知，這東西使讓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率不變，就那么大的機(jī)器，還讓人家多干點(diǎn)活，加個(gè)渦輪增壓器來(lái)壓縮空氣，擴(kuò)大進(jìn)氣量，從而增大輸出功率，真有點(diǎn)電腦上CPU超頻的意思啊。想想還是人還是很聰明的，發(fā)動(dòng)機(jī)體力不夠，想辦法硬讓它夠。
主要構(gòu)造
一般人想象這樣的渦輪增壓技術(shù)可能十分復(fù)雜，其實(shí)不然，一個(gè)空氣壓縮機(jī)再?gòu)?fù)雜也是一個(gè)機(jī)械裝置。它是由渦輪室和增壓器組成，請(qǐng)注意他們的鏈接：
1、渦輪室進(jìn)氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；
2、增壓器進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上。
3、渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。
這樣，一個(gè)整體的渦輪增壓器就形成了，發(fā)動(dòng)機(jī)就“超頻”了。
不足之處
在搞清楚渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)和它的基本工作原理之后，想到優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，缺點(diǎn)一定是有的，魚和熊掌真的是不可兼得啊。渦輪增壓技術(shù)其中最明顯的就是“滯后響應(yīng)”，這樣如果你急加速，就會(huì)感覺(jué)發(fā)動(dòng)機(jī)使不上勁。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，渦輪延遲在一定程度上得到改善：例如采用兩個(gè)較小渦輪并聯(lián)來(lái)代替一個(gè)較大的渦輪，在效果基本相同時(shí)，減小了渦輪延遲。但渦輪延遲仍不可完全避免。
在經(jīng)過(guò)了增壓之后，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)候的壓力和溫度都大大升高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命會(huì)比同樣排量沒(méi)有經(jīng)過(guò)增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)要短，而且機(jī)械性能、潤(rùn)滑性能都會(huì)受到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。
使用注意
工作環(huán)境
渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，它再怎么先進(jìn)還是一套機(jī)械裝置，由于它工作的環(huán)境經(jīng)常處于高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在600度以上，增壓器的轉(zhuǎn)速也非常高，因此為了保證增壓器的正常工作，對(duì)它的正確使用和維護(hù)十分重要。主要我們要遵循以下的方法：
不能著車就走
尤其在冬季，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，最好讓其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，以便在增壓器轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)之前讓潤(rùn)滑油充分潤(rùn)滑軸承。千萬(wàn)注意剛啟動(dòng)后不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。可想而知，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)潤(rùn)滑的作用。
不要立即熄火
發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，比如跑完高速，要進(jìn)入服務(wù)器休息，不能立即熄火。原因是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，有一部分機(jī)油供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承潤(rùn)滑和用于冷卻的。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)狀態(tài)下如果突然停機(jī)，會(huì)引起渦輪增壓器內(nèi)滯留的機(jī)油過(guò)熱而損壞軸承和軸。最好是怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3-5分鐘后在熄火。
由此可見(jiàn)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3-5分鐘是為了渦輪增壓器降低溫度。
其它諸如保潔(拆卸時(shí)保潔)，潤(rùn)滑，檢查各個(gè)管道的連接情況應(yīng)該在例行檢查的時(shí)候多多注意，這些東西對(duì)一個(gè)普通的司機(jī)來(lái)講，可能復(fù)雜了一些，但保養(yǎng)的時(shí)候一定讓師傅多多給看看。
注意選擇機(jī)油
由于渦輪增壓器的作用，使進(jìn)入燃燒室的空氣質(zhì)量與體積有大幅度的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊、更合理，較高的壓縮比，使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作強(qiáng)度更高。機(jī)械加工精度也更高，裝配技術(shù)要求更嚴(yán)格。所有這些都決定了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫、高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩、低排放的工作特點(diǎn)。同時(shí)也就決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部零部件要承受較高的溫度及更大的撞擊、擠壓和剪切力的工作條件。所以在選用渦輪增壓轎車車用機(jī)油時(shí)，就要考慮到它的特殊性，所使用的機(jī)油必須抗磨性好，耐高溫，建立潤(rùn)滑油膜快，油膜強(qiáng)度高和穩(wěn)定性好。而合成機(jī)油或半合成機(jī)油恰好可以滿足這一要求，所以機(jī)油除了最好使用原廠規(guī)定機(jī)油外還可以選用合成機(jī)油、半合成機(jī)油等高品質(zhì)潤(rùn)滑油。
發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油保持清潔
，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)油的要求也比較高，必須保持清潔。另外如果機(jī)油變質(zhì)要及時(shí)更換。否則機(jī)油的潤(rùn)滑能力下降，會(huì)造成增壓器軸承的潤(rùn)滑不足而損壞，增加保養(yǎng)成本，甚至造成渦輪增壓器的過(guò)早報(bào)廢。
系統(tǒng)工作
一，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，推動(dòng)渦輪排氣端的渦輪葉輪（Turbine Wheel）②，并使之旋轉(zhuǎn)。由此便能帶動(dòng)與之相連的另一側(cè)的壓氣機(jī)葉輪(Compressor Wheel) ③也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
二，壓氣機(jī)葉輪把空氣從進(jìn)風(fēng)口強(qiáng)制吸進(jìn)，并經(jīng)葉片的旋轉(zhuǎn)壓縮后，再進(jìn)入管徑越來(lái)越小的壓縮通道作二次壓縮，這些經(jīng)壓縮的空氣被注入汽缸內(nèi)燃燒。
三，有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有中冷器，以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度，防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震。
四，被壓縮（并被冷卻后）的空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸，參與燃燒做功。
五，燃燒后的廢氣從排氣管排出，進(jìn)入渦輪，再重復(fù)以上（一）的動(dòng)作,
未來(lái)發(fā)展
未來(lái)全球渦輪增壓前景是非常可觀的
歐洲乘用車已經(jīng)有了67%的滲透率，在歐洲我們有67%，在未來(lái)的2020年會(huì)實(shí)現(xiàn)85%的滲透率，美國(guó)在2009年滲透率是5%，但是通過(guò)和客戶的交流，了解到美國(guó)采用渦輪增壓技術(shù)非常積極，到2020年會(huì)有82%的滲透率，中國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)也是類似。燃油經(jīng)濟(jì)性是未來(lái)非常重要的話題，渦輪增壓是正確的方向，帶來(lái)燃油清潔性以及效率。
渦輪增壓技術(shù)支持中國(guó)未來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展
長(zhǎng)張幻燈我們看到渦輪增壓不是新的技術(shù)，過(guò)去是增加新能的，未來(lái)我們是為了減量化，是讓引擎減量，但不會(huì)減少乘駕人的體驗(yàn)，我們想通過(guò)更小尺寸引擎保持它的性能，這樣的話就可以使用更少的燃油，利用增壓能夠提高性能，減少排放，這就是霍尼韋爾在做的事情。
渦輪增壓技術(shù)中國(guó)的前景很好
小型或者微型增壓器，并且推出了突破性的增壓技術(shù)，在很多不同計(jì)劃中，正如我前面提的，我們?cè)谥袊?guó)看到很多計(jì)劃，有很多方法可以提高內(nèi)燃機(jī)的效率，通過(guò)使用渦輪增壓技術(shù)提高內(nèi)燃機(jī)的效率。
相關(guān)設(shè)備
渦輪增壓器
參加競(jìng)賽的跑車或方程式賽車一般在發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有渦輪增壓器，以使汽車迸發(fā)出更大的功率。發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在氣缸內(nèi)燃燒作功來(lái)產(chǎn)生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制，所產(chǎn)生的功率也會(huì)受到限制，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過(guò)壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來(lái)增加燃料量，提高燃燒作功能力。渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。
構(gòu)造渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機(jī)器，渦輪室進(jìn)氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；增壓器進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。
原理渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。
技術(shù)渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀況下，其工作環(huán)境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對(duì)制造的材料和加工技術(shù)都要求很高。其中制造難度最高的是支承渦輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)的“浮式軸承”，它工作轉(zhuǎn)速可達(dá)10萬(wàn)轉(zhuǎn)/分以上，加上環(huán)境溫度可達(dá)六、七百度集團(tuán)以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機(jī)體內(nèi)壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。
缺點(diǎn)另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)增力的作用，但也有它的缺點(diǎn)，其中最明顯的是，“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對(duì)油門驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩，即使經(jīng)過(guò)改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.7秒，使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對(duì)于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會(huì)有點(diǎn)提不上勁的感覺(jué)。
改進(jìn)但是渦輪增壓器畢竟是無(wú)本生利的事情，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會(huì)白白地浪費(fèi)掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來(lái)，人們就經(jīng)常對(duì)它進(jìn)行技術(shù)改造，例如提高加工精度，盡量減少渦輪與渦輪室內(nèi)壁的間隙，以便提高廢氣能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐熱高，剛度強(qiáng)，重量輕的優(yōu)點(diǎn)，可以將渦輪增壓器做得更加緊湊，體積更少，而且能減少渦輪的“滯后響應(yīng)”時(shí)間。
在最近30年時(shí)間里，渦輪增壓器已經(jīng)普及到許多類型的汽車上，它彌補(bǔ)了一些自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的先天不足，會(huì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不改變氣缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10%以上，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術(shù)來(lái)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，藉以實(shí)現(xiàn)轎車的高性能化。
使用注意事項(xiàng)
由于渦輪增壓器經(jīng)常處于高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在600℃左右，增壓器轉(zhuǎn)子以832－1040r/min 的高速旋轉(zhuǎn)，因此為了保證增壓器的正常工作，使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、不能著車就走。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，特別是在冬季，應(yīng)讓其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，以便在增壓器轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)之前讓潤(rùn)滑油充分潤(rùn)滑軸承。所以剛啟動(dòng)后千萬(wàn)不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。
2、老車型，比如帕薩特B5之前的相關(guān)車型不能立即熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，不能立即熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，有一部分機(jī)油供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承潤(rùn)滑和用于冷卻的。正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)突然停機(jī)后，機(jī)油壓力迅速下降為零，增壓器渦輪部分的高溫傳到中間，軸承支承殼內(nèi)的熱量不能迅速帶走，而同時(shí)增壓器轉(zhuǎn)子仍在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)狀態(tài)下如果突然停機(jī)，會(huì)引起渦輪增壓器內(nèi)滯留的機(jī)油過(guò)熱而損壞軸承和軸。所以發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，在熄火前應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3－5min，讓增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降下來(lái)以后再熄火。特別要防止猛轟幾腳油門后突然熄火；新的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)具備了停車?yán)鋮s能力，所以時(shí)可以停車即熄火的。
3、保持清潔。拆卸增壓器時(shí)，要保持清潔，各管接頭一定要用清潔的布堵塞好，防止雜物掉進(jìn)增壓器內(nèi)，損壞轉(zhuǎn)子。維修時(shí)應(yīng)注意不要碰撞損壞葉輪，如果需要更換葉輪，應(yīng)對(duì)其做動(dòng)平衡試驗(yàn)。重新裝復(fù)完畢后，要取出堵塞物。
4、由于增壓器經(jīng)常處于高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，它的潤(rùn)滑油管線因受高溫作用，內(nèi)部機(jī)油容易有部分的結(jié)焦，這樣會(huì)造成增壓器軸承的潤(rùn)滑不足而損壞。因此，潤(rùn)滑油管線在運(yùn)行一段時(shí)間后要進(jìn)行清洗。
5、經(jīng)常注意檢查增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在出車前、收車后，應(yīng)檢查氣道各管的連接情況，防止松動(dòng)、脫落而造成增壓器失效和空氣短路進(jìn)入氣缸。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一具引擎會(huì)不停運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生動(dòng)力，是因?yàn)槠瓦M(jìn)入燃燒室，與空氣混合形成油氣混合物后由火花塞點(diǎn)燃，燃燒中產(chǎn)生的壓力推動(dòng)活塞產(chǎn)生動(dòng)力，最后燃燒后的廢氣經(jīng)由排氣閘門排出外界，然后循環(huán)造成的。
這個(gè)過(guò)程可分為四部分(即Otto-Cycle)
1.進(jìn)氣沖程
2.壓縮沖程
3.燃燒(或動(dòng)力)沖程
4.排氣沖程
參考資料 >