渦輪增壓發動機（英文名：Turbocharged Engine，全稱：廢氣渦輪增壓發動機，簡稱：渦輪增壓）指的是配備渦輪增壓器的發動機。
渦輪增壓是瑞士人波希(Alfred J . Büchi)在1905年提出，并獲得了德國和美國的專利。1911年，波希在單缸機上首次完成渦輪增壓的臺架試驗。1925年，波希又提出了脈沖增壓的設。到40年代，渦輪增壓在船用和陸用大型發動機上得到了大量推廣使用。六十年代才逐步商品化。開始在車輛上使用。1971年，保時捷911將渦輪增壓技術裝配到量產車型上。1977年，薩博集團（SAAB）公司在SAAB99車型上將渦輪增壓技術發揚光大。1978年，美國奔馳300SD為世上第一款渦輪增壓柴油乘用車。1985年，馬自達引進Twin-Scroll渦輪增壓器，以減輕Mk2 RX-7 Turbo II的渦輪遲滯問題。2016年，奧迪采用48V系統驅動一個電動空氣壓縮機。
渦輪增壓的基本原理是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪，并帶動與渦輪同軸的葉輪。隨后，葉輪將來自空氣濾芯的空氣壓縮，使其壓力升高后進入氣缸，從而增加氣缸的進氣量。隨著發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速同步增快，葉輪壓縮更多空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多燃料，從而增加發動機的輸出功率。渦輪增壓發動機有很多優點，排量小，動力強，油耗低。其機械運轉更復雜，所以要求更嚴格，需要的燃油標號也會增加，保養成本也會相應增加，只要掌握渦輪增壓發動機的使用和保養技巧，會延長它的使用壽命的。渦輪增壓發動機憑借其在性能和結構上的潛在優勢，成為未來先進航空推進系統的重要發展方向，在軍用和民用領域都有著廣泛的應用前景。
簡史
渦輪增壓是瑞士人波希(Alfred J . Büchi)在1905年提出，當時獲得了德國和美國的專利。1911年，波希在單缸機上首次完成渦輪增壓的臺架試驗。
20世紀20年代，渦輪增壓首先在船用發動機上得到實際應用，例如MAN公司于1925年在船上進行了海上試驗，并得到成功。1925年，波希又提出了脈沖增壓的設。到40年代，渦輪增壓在船用和陸用大型發動機上得到了大量推廣使用。
六十年代由于徑流式渦輪增壓器的出現，才逐步商品化。開始時，車輛上只有柴油機采用增壓，汽油機很少采用。上世紀70年代的石油危機導致油價飛漲，各大廠商將渦輪增壓發動機研發提上日程。1971年，保時捷911將渦輪增壓技術裝配到量產車型上。1977年，薩博集團公司在SAAB99車型上將渦輪增壓技術發揚光大，成為渦輪增壓的開山之作。1978年，渦輪增壓柴油引擎問世，只在美國有售的奔馳300SD為世上第一款渦輪增壓柴油乘用車。1985年，Twin-Scroll渦輪增壓器問世，馬自達引進雙渦流式渦輪增壓器，以減輕Mk2 RX-7 Turbo II的渦輪遲滯問題。2016年，電氣輔助渦輪增壓，奧迪用48V系統驅動一個電動空氣壓縮機，在低轉速域給兩個傳統渦輪增壓器撐腰。
工作原理
渦輪增壓，是一種利用內燃機運轉產生的廢氣驅動空氣壓縮機的技術。渦輪增壓發動機同傳統的自然吸氣發動機相比，其增加了渦輪增壓器。而渦輪增壓器本質上屬于空氣壓縮機的性質。它將汽車發動機所排放的尾氣進行“二次利用”，通過其廢氣慣性沖力使渦輪增壓器上面的渦輪轉動，再帶動同軸的葉輪旋轉并對于空氣濾芯管道所提供的空氣進行壓送，產生增壓作用進入氣缸。只要發動機的轉速越快，則廢氣排出和渦輪旋轉的速度也會越快，此時就會有更多的壓縮空氣被送進氣缸當中。隨著空氣壓力及密度的增加，那么可燃燒的燃料也就越多，此時要想提升發動機輸出功率，只需提高燃料量和調節發動機轉速就可以。
基本構造
渦輪增壓器主要由渦輪機和壓縮機兩部分組成，之間通過一根傳動軸連接。渦輪的進氣口與發動機排氣歧管相連，排氣口與排氣管相連；壓縮機的進氣口與進氣管相連，排氣口則接在進氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內，二者同軸剛性聯接。增加壓力主要是通過發動機排出的廢氣沖擊渦輪高速運轉，從而帶動同軸的壓縮機高速轉動，強制地將增壓后的空氣壓送到氣缸中。
基本分類
渦輪增壓柴油發動機
渦輪增壓柴油發動機增壓的目的在于提高功率，伴隨著空氣量的增加，相應增加了循環供油量，即可增加功率。同時，在排量和發動機質量基本不變的條件下，比質量、升功率和平均有效壓力等指標也大大提高。
改善經濟性：柴油機增壓后，平均指示壓力增加，而其平均機械損失壓力卻增加不多，機械效率提高。由于增壓適當加大了過量空氣系數中，使燃燒過程得到一定改善，其指示熱效率也會有所提高。此外，增壓機大多做泵氣正功，也會使指示熱效率提高。
排氣污染和噪聲：由于增壓柴油機有較充足的過量空氣系數，有害氣體排放量一般為非增壓機的1/3~1/2。增壓適當加大了過量空氣系數中，使燃燒過程得到一定改善，其指示熱效率也會有所提高。增壓后，柴油機著火延遲期縮短，壓力上升率降低，因此可以使燃燒噪聲減少，由于渦輪增壓器的設置，使進、排氣噪聲也有所減少。
渦輪增壓柴油發動機缺點，主要體現在低速轉矩特性和加速性下降等方面。低速時，由于增壓壓力下降，轉矩增量明顯比高速時低，這使轉矩特性的低速段很不理想，影響汽車加速性能及爬坡性能。起動時，由于未建立增壓壓力，而增壓機的壓縮比又較低，所以起動、著火有一定困難。動態過程中，氣體壓力反應緩慢，增壓器葉片也有較大慣性，致使各種響應都變慢，進一步影響了加速及起動性能，也因過渡過程拖長而使此時的排放和經濟性能變差。
渦輪增壓汽油發動機
渦輪增壓汽油發動機增壓后，壓縮終點和溫度都加大，實質上相當于壓縮比提高;另一方面，汽油機混合氣濃度范圍窄，其空燃比接近化學當量空燃比，爆燃傾向加劇，熱負荷更加嚴重。若燃料辛燒值不提高，就必須采取降低壓縮比、推遲點火等相應措施，其結果會導致熱效率下降。汽油機增壓同樣存在低速轉矩特性和加速性能下降的問題，這也是汽油機增壓的普及程度不如柴油機的原因。汽、柴油機增壓技術存在的共同問題由于電子技術及增壓中冷技術的廣泛應用已得到較好的解決。例如:電子可變渦輪噴嘴環截面控制、電控增壓壓力控制等技術的應用可以有效改善低速轉矩特性和動態特性:電控燃油噴射技術，實現了定時和轉矩特性(油量特性)的優化;特別是電控爆燃控制、電控廢氣再循環控制以及增壓中冷技術的采用，對防止增壓汽油機爆燃和降低熱負荷十分有利。
主要目的
渦輪增壓的主要作用就是提高發動機進氣量，從而提高發動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺發動機裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%，甚至更高。這樣也就意味著同一臺發動機在經過增壓之后能夠產生更大的功率。在另外一個層面上來說就是提高燃油經濟性和降低尾氣排放。
關鍵技術
渦輪增壓系統就是平時最常見的渦輪增壓裝置，增壓器與發動機無任何機械聯系，實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾芯管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動機的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發動機功率及扭矩要增大20%～30%。但是廢氣渦輪增壓器技術也有其必須注意的地方，那就是泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是定子和轉子，發動機排出的廢氣驅動泵輪，泵輪帶動渦輪旋轉，渦輪轉動后給進氣系統增壓。增壓器安裝在發動機的排氣一側，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉子的轉速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉，如此高的轉速和溫度使得常用的機械滾針或滾珠軸承無法為轉子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑，還有防凍液為增壓器進行冷卻。
特點
優點
渦輪增壓發動機的優點：提高發動機自身的輸出功率和扭矩，同時它在環境保護、節能減排方面有明顯的效果，發動機在不改變排量的情況下，可以增加進氣量，達到相同的燃料燃燒，可以發揮出高速的動力，從而達到節能減排的目的。渦輪增壓在排量不變的情況下可達到節能40%的效果。此外，渦輪增壓發動機結構簡單，安裝方便，技術適應性廣，從低速到高速、從二沖程到四沖程、小缸徑到大缸徑都可以應用。另外渦輪增壓發動機的噪聲相對自然吸氣發動機來說更小。
缺點
渦輪增壓發動機的缺點：大排量的汽車與安裝了渦輪增壓器的汽車相對比，這兩款汽車所駕駛起來的感覺肯定有一定差異。隨著現代科學技術的穩步發展，各大公司都在對渦輪增壓技術進行研發并且不斷地進行改良，由于設計原理的根本問題，還是存在一系列明顯的問題。如2.4L汽車的加速性能遠遠超過1.8T的渦輪增壓汽車，一旦越過加速等待時間，1.8T的空氣動力汽車性能也會飆升上來。
發展趨勢
渦輪增壓發動機憑借其在性能和結構上的潛在優勢，成為未來先進航空推進系統的重要發展方向，在軍用和民用領域都有著廣泛的應用前景。國內外科研機構取得的研究成果揭示了增壓燃燒裝置及其相鄰部件的聯合工作特性，初步驗證了增壓燃燒用于燃氣渦輪發動機的可行性，但尚未全面充分展現出其優越性。發動機緊湊式結構設計、高通流增壓燃燒裝置設計、冷卻空氣二次增壓、爆轟波反傳壓力抑制、大波動強畸變爆震渦輪設計、波定子和轉子低損失進排氣過渡段設計等諸多技術可優化。
注意事項
發動機機油的選擇
一輛汽車在高速運行的同時，發動機肯定也是在飛速運轉的，在汽油燃燒做工的過程后，排出來的汽車尾氣溫度都在一千攝氏度左右，這就需要渦輪增壓器的渦輪同樣要在每分鐘20萬轉的速度下運轉才能完成，在這個過程中渦輪的潤滑作用就要靠機油來實現了。在面對這樣高強度的工作的時候，我們給渦輪增壓器配置的機油肯定是品質越高檔，潤滑和冷卻效果越明顯的機油才能保證增壓器的正常使用壽命，所以有些人在汽車的使用過程中舍不得加好機油，或者更換機油時間間隔過長都會使得渦輪增壓器的使用壽命變短。所以說我們建議在渦輪增壓發動機汽車的使用過程中要在規定公路里程內勤換機油，機油的品質還要高，最好是原廠機油，因為一旦因為使用不當到了更換渦輪增壓器的時候付出的代價就太高了。
發動機怠速不宜過長
在渦輪增壓發動機怠速的時候，時間太長的話會導致機油壓力不穩定，進而導致軸承與定子和轉子之間的潤滑不順暢，在不穩定的壓力作用下，很容易燒毀軸承和轉子軸，或者發生機油被沖到氣壓室進而對氣壓機造成損壞等現象，所以我們在汽車使用過程中要盡量避免長時間的怠速，減少故障發生的可能性。一般建議怠速時間不要超過一刻鐘就可以。
車輛的停啟問題
首先在冷車啟動的時候，由于機油的溫度較低，粘稠度較大，這種情況的機油潤滑效果差，散熱性能也跟不上，如果車子一發動起來立馬大腳油門轟上去，強迫渦輪全荷載工作，不但達不到預期效果，也很容易燒壞軸承。所以在冷車啟動的時候，最好是能夠怠速幾分鐘，讓缸體溫度升上來，加熱機油，讓機油能夠很好的工作，這樣才能讓缸體在壓縮過程中產生的熱量很好的散去，減少高溫對定子和轉子軸和缸體等構建的傷害。這種現象在北方地區的冬季更應該注意，因為在北方很多用戶家的汽車都是放在室外的，零度以下的溫度，機油的溫度也很低，這樣大油門會使得渦輪增壓器的使用壽命變的很短。
其次，高速運轉的汽車在停下來的時候不要馬上熄火，因為長時間的高速運動缸體溫度一時半會將不下來，突然熄火后，轉子軸由于慣性一半還會繼續告訴運行一段時間，這個時候如果熄火了，機油就沒有了壓力，停止了散熱的功能，那么缸體內因為慣性運動產生的熱量就難以散去，這部分熱量也會對缸體以及轉子抽等造成傷害。所以說，熱車在熄火錢怠速三到五分鐘，讓機油幫助缸體散去多余的熱量，是保證渦輪增壓發動機使用年限的一種明智做法。
空氣濾清器要勤快更換
汽車的空氣濾清器相當于是渦輪增壓器的一個肺，它起到了非常重要的過濾空氣的作用，一旦這個作用沒有或者不理想了，那么讓空氣中的固體顆粒等雜質進入氣壓機時，在高速運轉的氣壓計葉輪受到顆粒碰撞的影響，會有運轉不穩定或者硬件磨損等問題，造成安全隱患，對渦輪增壓器的正常使用有很嚴重的影響，所以說，要按照汽車使用守則，在規定公路里程內及時更換，另外如果車輛行駛在惡劣的環境時要及時的將空氣濾清器清洗。還有一種情況就是在北方有大雪天氣出現的時候，一般會給公路上撒含鹽量很高的防滑顆粒，這種東西一旦吸入 氣壓機，因為鹽對缸體的腐蝕作用比較嚴重，對氣壓機的破壞非常明顯，所以說遇到大雪天氣行駛后的車子，最好要更換空氣濾芯。
保養要點
加注高質量的汽油
積碳的主要成分為汽油當中的不純物，像蠟、膠質等。因此，清潔度越低，則氣缸越容易產生積碳。而我國目前的汽油質量仍然不算是特別高，但盡管如此還是要盡量選擇質量較高的汽油。需要注意的是，高標號并不等于高質量，標號只代表油的辛烷值，并不能代表品質和清潔程度。
不要長時間怠速行駛
怠速時間長，導致發動機上升到常溫的周期也較長，汽油被噴到氣門背面后蒸發的速度就慢，積碳也由此而生。同時進入發動機的空氣流量也就小，這樣對積碳的沖刷作用變得也很弱，會促進積碳的沉積。
盡可能在高速上行駛
在高速上行駛，就可以通過氣流來沖刷進氣道，防止積碳的產生。如果是手動變速器，盡可能增加換擋轉速。這樣可以有效預防積碳生成，提高汽車的動力性，防止在換擋時，因轉速過低而形成爆振。
使用燃油清潔清洗添加劑
當發動機進行運轉時，清洗劑會被燃油泵同燃油一道進入供油管道。在燃油的流動下，能夠洗掉油箱內、汽油泵濾網上及噴油嘴上面的膠質、積碳。當發動機處于正常運轉狀態下，讓發動機的動力能夠重新恢復正常的狀態。從油箱、燃油泵濾網以及燃油管道內清潔下來的膠質沉積在汽油濾清器內，所以免拆清洗后，必須及時更換燃油濾清器（汽油格）。有個地方一定要注意，由于清洗劑中的化學清洗成份對橡膠供油管路有一定腐蝕作用，使用該方法時，一定要注意使用周期與間隔時間，不然會加快燃油橡膠供油管路的老化和腐蝕。
當進行拆機清洗時一定要慎重
氣門積碳的清洗較為簡單，將進氣管進行拆卸之后，直接通過手工、清潔藥物浸泡的手段就可以了。要去掉氣缸內的積碳，需要把汽缸蓋拆下來才能進行清洗。在進行了上述的步驟之后，發動機在動力性與密封性上面會與出廠時存在差距，因此平時盡可能避免進行汽缸內積碳的清洗。即便一定要進行清洗，也要到正規的維修機構，不能擅自進行，不然會影響到發動機的性能。當然，若發動機積碳很嚴重，“免拆清洗”后，若發動機工作性能仍舊惡劣，那就要拆解發動機。
常見故障
渦輪增壓發動機的結構較為復雜，精密程度較高，所以在故障檢修上面是具有一定難度的。而一旦故障發生，很容易影響到發動機的正常工作。下面是關于渦輪增壓發動機的常見故障、發生原因和檢修要點。
渦輪增壓器漏油
故障一：機油消耗超標，但排出煙霧顏色無異常而動力不下降。原因分析：通常因機油滲漏所引發。檢修要點：第一步，對發動機潤滑系外部油管（含增壓器進、回油管）的漏油狀況進行檢查。第二步，對增壓器廢氣排出口進行檢查。一旦發現上面有機油，則說明渦輪一端的密封環發生了損壞，此時需要馬上對于密封環進行更換。
故障二：機油消耗超標，產生藍色煙霧而動力不下降。原因分析：增壓器壓器端發生漏油，而漏出的油又由發動機進氣管漏入燃燒室被燒掉。其原因主要在于下列方面：一方面：回油管暢通性差，導致定子和轉子總成的中間支承部位積留過多的機油，并通過轉子軸流入壓氣葉輪。另一方面：因靠近壓氣葉輪—端的密封環或甩油環發生損壞，造成機油漏入葉輪室，并伴隨室內增壓后的空氣而漏入燃燒室。檢修要點：打開壓氣機的出氣口或發動機進氣直管（橡膠軟管），并檢查管口。若管壁發現粘附有機油，馬上對于增壓器回油管進行檢查。如發現增壓器回油管存在不暢通的狀況，則說明中間支承處積油有過度的狀況，首先疏通回油管。如增壓器回油管不存在不暢通的狀況，說明葉輪端密封環或甩油環發生了損壞，要拆解增壓器并進行修復。
故障三：機油消耗超標，排出藍色或黑色煙霧而動力下降。原因分析：因活塞、氣缸間的間隙磨損超標，導致燃燒室里竄入機油并燒掉。當增壓器吸入空氣時，空氣流遇到較大阻力（原因通常為空濾清器發生堵塞，進氣膠管發生變形或被壓扁等），壓氣機進氣口部位的壓力不足，導致機油漏入壓氣機里面，并于壓縮空氣共同漏入燃燒室被燒掉。檢修要點：對進氣直軟管壁進行檢查，比如有無發生壓扁，壓扁容易造成氣流阻塞或空濾芯的堵塞。對管口、管壁進行檢查。若發現有機油，就要馬上對空氣濾芯進行清洗甚至更換。
故障四：渦輪增壓器產生金屬摩擦的聲音。具體表象：排出黑色的煙霧，發動機功率持續下降且增壓器發生異樣的聲音，如金屬的摩擦感或氣流聲。原因分析：金屬摩擦的聲音表明增壓器定子和轉子軸承、推力軸承等部位發生過度磨損，造成葉輪、增壓器殼之間發生摩擦所致。若是產生氣流聲，則說明增壓器轉子正在高速旋轉，或者進、排氣接口處因連接不良而造成漏氣。檢修要點：對于第一種情況，應根據磨損的程度和狀況，來對于相關零件進行修復；對于第二種情況，則需要首先進行仔細區分，然后酌情進行處理。
故障五：增壓器軸承發生損壞。具體表象：增壓器的軸承損壞，發動機的功率持續下降，機油消耗超標，排放黑色煙霧，甚至發生增壓器無法運轉的狀況。原因分析：潤滑油壓力、流量下降，主要包括：軸頸、推力軸承在潤滑油供應上面不夠，使定子和轉子軸頸和軸承間保持浮動的潤滑油供應上面不夠，雖增壓器高速運作，但潤滑油的供給卻未能保持同步。潤滑系統當中進入雜質、泥沙等。機油發生氧化，主要包括：因發動機過熱而活塞、缸壁之間產生的燃氣過量，機油當中漏入冷卻水。沒有選用合適的機油型號，或者沒能根據規定來定期對機油進行更換。檢修要點：對潤滑油的壓力和機油量進行檢查，檢查其是否正常和符合要求。根據使用規定定期更換潤滑油，確保潤滑油的潔凈。不得隨意混合使用潤滑油。發動機的溫度必須符合規定，不得超過規定的溫度。
參考資料 >
渦輪增壓發明了一百多年，為什么不早點用？.今日頭條-M1058保定飛揚調頻.2024-04-22
聊車室|渦輪增壓進化簡史.鳳凰網汽車.2024-04-22
渦輪增壓發動機很普及，保養也是問題.今日頭條-中關村在線.2024-04-22
渦輪增壓發動機很“嬌氣”？理解，那是你不懂車而已.今日頭條.2024-04-22