渦輪增壓發(fā)動機

發(fā)動機通過燃燒氣缸中的燃料來發(fā)電。由于燃料輸入受到吸入氣缸的空氣量的限制，發(fā)動機產(chǎn)生的功率也將受到限制。如果發(fā)動機的運行性能處于最佳狀態(tài)，增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入氣缸來增加燃油量，從而改善燃燒功能。因此，在目前的技術條件下，渦輪增壓器是唯一能在相同工作效率下增加發(fā)動機輸出功率的機械裝置。渦輪增壓器其實就是空氣壓縮機的一種，通過壓縮空氣來增加發(fā)動機的進氣量。一般來說，渦輪增壓就是利用發(fā)動機排出的廢氣的慣性沖力推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪帶動同軸葉輪將空氣過濾管送來的空氣壓入氣缸進行增壓。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速同步增加，葉輪將更多的空氣壓縮到氣缸中?？諝獾膲毫兔芏仍黾樱紵嗟娜剂?。可以通過增加燃油量和相應地調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速來增加發(fā)動機的輸出功率。

；渦輪增壓發(fā)動機是依靠渦輪增壓器增加發(fā)動機進氣量的發(fā)動機。渦輪增壓器(Tubro)其實就是空氣壓縮機。它以發(fā)動機排出的廢氣為動力，驅(qū)動渦輪室(位于排氣道)中的渦輪，渦輪驅(qū)動同軸的葉輪位于進氣道中，葉輪將空氣濾清器管路送來的新鮮空氣壓縮后送入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快時，廢氣排放速度和渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快，可以增加空氣壓縮程度，相應增加發(fā)動機的進氣量，提高發(fā)動機的輸出功率。

渦輪增壓發(fā)動機最大的優(yōu)點是在不增加發(fā)動機排量的情況下，可以大幅度提高發(fā)動機的功率和扭矩。發(fā)動機加裝渦輪增壓器后，其最大輸出功率可以比沒有渦輪增壓器時提高40%左右甚至更多。

渦輪增壓發(fā)動機原理

渦輪增壓是一種利用內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動空氣壓縮機的技術。類似于超級增壓器的作用，兩者都可以增加進入內(nèi)燃機或鍋爐的空氣流量，從而提高機器的效率。渦輪增壓器通常用于汽車發(fā)動機，它可以利用廢氣的熱量和流動來提高內(nèi)燃機的馬力輸出。

增壓原理

渦輪增壓原理圖，紅色是高溫廢氣，綠色是新鮮空氣。最早的渦輪增壓器用于跑車或方程式賽車，所以在那些發(fā)動機中，

在排量有限的汽車比賽中，發(fā)動機可以獲得更大的動力。

眾所周知，發(fā)動機是通過燃燒氣缸內(nèi)的燃料來輸出動力的。因為燃油輸入受到吸入氣缸的空氣量的限制，發(fā)動機的輸出功率也會受到限制。如果發(fā)動機的運行性能處于最佳狀態(tài)，增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入氣缸來增加燃油量，從而提高燃燒做功能力。因此，在現(xiàn)有的技術條件下，渦輪增壓器是唯一能在相同工作效率下增加發(fā)動機輸出功率的機械裝置。

你可能覺得渦輪增壓器很復雜，其實不然。渦輪增壓器主要由渦輪室和增壓器組成。首先，渦輪室的入口與發(fā)動機的排氣歧管相連，出口與排氣管相連。然后增壓器的進氣口連接空氣濾清器管路，出氣口連接進氣歧管。最后，渦輪和葉輪分別安裝在渦輪室和增壓器中，并同軸剛性連接。有了這樣的集成渦輪增壓裝置，你的發(fā)動機就像電腦CPU一樣“超頻”了。

我們通常所說的渦輪增壓器，其實就是空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加發(fā)動機的進氣量。一般來說，渦輪增壓就是利用發(fā)動機排出的廢氣的慣性沖力推動渦輪室內(nèi)的渦輪，進而帶動同軸葉輪，將空氣過濾管送來的空氣壓入氣缸增壓。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速同步增加，葉輪將更多的空氣壓縮到氣缸中。空氣的壓力和密度增加，燃燒更多的燃料。可以通過增加燃油量和相應地調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速來增加發(fā)動機的輸出功率。

渦輪增壓發(fā)動機特性

渦輪增壓發(fā)動機的優(yōu)勢

渦輪增壓器實際上是一臺渦輪壓縮機。它以發(fā)動機排出的廢氣為動力，推動渦輪室內(nèi)(位于排氣道內(nèi))的渦輪，渦輪帶動同軸葉輪壓縮空氣過濾管送來的新鮮空氣，送入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快時，廢氣排放速度和渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快，可以增加空氣壓縮程度，相應增加發(fā)動機的進氣量，提高發(fā)動機的輸出功率。

渦輪增壓最大的好處就是可以在不增加發(fā)動機排量的情況下，大幅度提高發(fā)動機的功率和扭矩。發(fā)動機加裝渦輪增壓器后，其最大輸出功率可以比沒有渦輪增壓器時提高40%左右甚至更多。

渦輪增壓發(fā)動機的缺點

加快速度

誠然，渦輪增壓可以提高發(fā)動機的動力，但它也有很多缺點，其中最明顯的就是動力輸出響應的滯后。我們來看看渦輪增壓的工作原理，就是由于葉輪的慣性，對油門的突然變化反應比較慢，也就是從你踩油門加大馬力到葉輪旋轉(zhuǎn)把更多的空氣壓入發(fā)動機獲得更大的功率有一個時間差，這個時間差不短。一般來說，改進渦輪增壓至少需要2秒來增加或減少發(fā)動機的功率輸出。想突然加速，會覺得瞬間加速不了。

2.加速度的問題

隨著技術的發(fā)展，雖然所有使用渦輪增壓器的廠家都在改進渦輪增壓器的技術，但是由于設計原理的原因，使用渦輪增壓器的車和大排量的車駕駛體驗是不一樣的。比如我們買一輛1.8T渦輪增壓的車，實際行駛中加速肯定不如2.4L。但是，等待期一過，1.8T的動力就上來了。所以，如果你在尋找駕駛的感覺，渦輪增壓發(fā)動機不適合你。如果你在高速行駛或類似的情況下，渦輪增壓特別有用。

3.創(chuàng)業(yè)機會很少

如果你的車經(jīng)常在市區(qū)行駛，你真的需要考慮一下是否需要渦輪增壓，因為渦輪并不是一直啟動的。其實在日常駕駛中，渦輪增壓啟動的機會很少，即使不使用也會影響渦輪增壓發(fā)動機的日常性能。以斯巴魯(富士)翼豹（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）的渦輪增壓器為例。3500轉(zhuǎn)左右起步，最明顯的動力輸出點在4000轉(zhuǎn)左右。這時會有二次加速的感覺，一直持續(xù)到6000轉(zhuǎn)甚至更高。一般在市區(qū)行駛時，我們的換擋其實只有2000-3000之間。5檔轉(zhuǎn)速估計能達到3500轉(zhuǎn)，也就是說120km/h以下的渦輪增壓器根本啟動不了，除非你刻意停留在低檔。沒有渦輪增壓的啟動，你的1.8T只是一輛1.8功率的車，2.4的功率只能是你的心理作用。

另外渦輪增壓有維護問題。畢竟它給你的車又增加了一筆保養(yǎng)費，對于經(jīng)濟環(huán)境不是特別好的車主來說尤其值得注意。

渦輪增壓發(fā)動機類型

1.機械增壓系統(tǒng)

該裝置安裝在發(fā)動機上，通過皮帶與發(fā)動機的曲軸連接，從發(fā)動機的輸出軸獲得動力，帶動增壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使空氣被加壓吹入進氣歧管。

優(yōu)點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對應，沒有滯后或超前，動力輸出更順暢；

缺點：因為消耗了一部分發(fā)動機功率，所以增壓效率會低。

2.廢氣渦輪增壓系統(tǒng)

來自發(fā)動機的廢氣被用來增加壓力。增壓器不與發(fā)動機機械連接，壓縮機由內(nèi)燃機廢氣驅(qū)動的渦輪驅(qū)動。一般增壓壓力可以達到180-200kPa，也就是300kPa左右，所以需要增加一個空氣中冷器來冷卻高溫的壓縮空氣。1998年，國產(chǎn)車開始在1.8排量的奧迪200上使用。后來又有1.8t奧迪A6，1.8T奧迪A4，1.8T帕薩特（查成交價|參配|優(yōu)惠政策），1.8T寶來（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）。

優(yōu)點：提高效率高于機械加壓；

缺點：發(fā)動機的動力輸出稍微滯后于油門的開啟。油門加大后，一般需要一段時間，發(fā)動機后期會有驚人的動力爆發(fā)。

3.復合增壓系統(tǒng)

即廢氣渦輪增壓和機械增壓相結合，廣泛應用于大功率柴油機。復合增壓系統(tǒng)的發(fā)動機輸出功率高，油耗低，噪音低，但結構過于復雜。

4.空氣波增壓系統(tǒng)

高壓廢氣的脈沖空氣波用于強制空氣壓縮。該系統(tǒng)低速增壓性能好，加速性好，工作范圍廣。但是它又大又重，而且很吵。

渦輪增壓發(fā)動機的工作環(huán)境

渦輪增壓器利用發(fā)動機排出的廢氣來驅(qū)動渦輪。再先進，也還是一套機械裝置。由于其工作環(huán)境經(jīng)常處于高速高溫狀態(tài)，渦輪增壓器的排氣渦輪端溫度在600度以上，渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速也很高。因此，為了保證渦輪增壓器的正常工作，正確使用和維護它是非常重要的。我們應主要遵循以下方法：

渦輪增壓發(fā)動機的維護方法

1.汽車發(fā)動機啟動后，就不用踩油門了。它應該以怠速運轉(zhuǎn)三分鐘。這是為了提高油溫，改善流動性能，使渦輪增壓器得到充分潤滑，進而提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使車輛開始行駛。這在冬天尤其重要，車輛預熱至少需要五分鐘。

2.發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)后，不能馬上熄火。原因是當發(fā)動機工作時，一些油被供應到渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承用于潤滑和冷卻。當運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機突然停止時，機油壓力迅速降至零，機油潤滑會中斷，渦輪增壓器內(nèi)部的熱量無法被機油帶走。此時渦輪增壓器渦輪的高溫會轉(zhuǎn)移到中間，軸承支撐殼內(nèi)部的熱量無法迅速帶走，而渦輪增壓器轉(zhuǎn)子在慣性的作用下仍然高速旋轉(zhuǎn)。這會導致渦輪增壓器轉(zhuǎn)軸和軸套之間“卡死”，損壞軸承和軸。另外，當發(fā)動機突然停機時，此時排氣歧管的溫度很高，其熱量會被吸收到渦輪增壓器殼體中，使滯留在渦輪增壓器中的機油沸騰成積碳。當這種積碳越積越多，就會堵塞進油口，導致軸套缺油，加速渦輪軸與軸套之間的磨損。因此，發(fā)動機熄火前應怠速運轉(zhuǎn)三分鐘左右，以降低渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。另外，值得注意的是，渦輪增壓發(fā)動機不適合長時間怠速運轉(zhuǎn)，一般應保持在10分鐘以內(nèi)。

3.注意機油的選擇。由于渦輪增壓器的作用，進入燃燒室的空氣質(zhì)量和體積大大提高，發(fā)動機結構更加緊湊合理，高壓縮比使發(fā)動機更加努力工作。加工精度也更高，裝配工藝要求更嚴格。這些都決定了渦輪增壓發(fā)動機高溫、高速、高功率、高扭矩、低排放的工作特性。同時決定了發(fā)動機內(nèi)部零件要承受更高的溫度和更大的沖擊、擠壓、剪切力。所以渦輪增壓車在選擇機油時，需要考慮其特殊性。使用的機油必須具有良好的耐磨性和耐高溫性。該潤滑油模塊油膜強度高，穩(wěn)定性好。合成機油或合成機油正好可以滿足這一要求

5.按時清洗空氣濾清器，防止灰塵等雜質(zhì)進入高速旋轉(zhuǎn)的壓縮機葉輪，導致轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或軸套和密封磨損加劇。

6.務必檢查渦輪增壓器的密封圈是否密封。如果密封圈不密封，廢氣會通過密封圈進入發(fā)動機潤滑系統(tǒng)，使機油變臟，曲軸箱壓力迅速升高。此外，發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，機油會從排氣管排出或通過密封圈燒入燃燒室，造成機油過度消耗，“燒機油”。

7.渦輪增壓器應經(jīng)常檢查是否有異常聲音或振動，潤滑油管和接頭是否有泄漏。

8.渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承精度高，維修和安裝的工作環(huán)境非?？量獭Ｒ虼耍敎u輪增壓器出現(xiàn)故障或損壞時，應在指定的修理站進行修理，而不是在普通修理廠進行修理。

9.要保持空氣濾清器的清潔，與普通發(fā)動機相比，渦輪增壓發(fā)動機對清潔度的要求更高。如果雜質(zhì)進入壓縮機葉輪，會使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或襯套和密封磨損更嚴重。

10.保持發(fā)動機機油清潔。渦輪增壓發(fā)動機對機油的要求很高，必須保持清潔。另外，如果機油變質(zhì)，要及時更換。否則機油的潤滑能力下降，會導致渦輪增壓器的軸承因潤滑不足而損壞，增加維修成本，甚至導致渦輪增壓器過早報廢。

11.渦輪增壓發(fā)動機下了車馬上熄火不好。發(fā)動機啟動后最好怠速運轉(zhuǎn)一段時間，這樣潤滑油可以充分潤滑軸承，對發(fā)動機起到良好的保護作用。另外，發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)后，應怠速運轉(zhuǎn)3-5分鐘后再關閉發(fā)動機。否則，滯留在渦輪增壓器中的發(fā)動機機油將會過熱并損壞軸承和軸。