汽車渦輪增壓原理

渦輪增壓，是一種利用內(nèi)燃機(jī)(Internal Combustion Engine)運(yùn)作所產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)(Air-compressor)的技術(shù)。常見用于汽車引擎中，透過利用排出廢氣的熱量及流量，渦輪增壓器能提升內(nèi)燃機(jī)的馬力輸出。

渦輪增壓的增壓類型有機(jī)械增壓系統(tǒng)（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）、氣波增壓系統(tǒng)（利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮）；廢氣渦輪增壓系統(tǒng)（通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量，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%），復(fù)合增壓系統(tǒng)（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）。

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的發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率。就拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來說，經(jīng)過增壓之后，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)層面上來說就是提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放

渦輪增壓裝置
簡單點(diǎn)講一般來說，渦輪增壓都是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(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的空氣，使之增壓進(jìn)入汽缸。其又相當(dāng)于一臺普通的空氣壓縮機(jī)，原理是通過裝置壓縮空氣來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，或提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，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)入汽缸，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)整提升發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。
許多車主可能會(huì)認(rèn)為渦輪增壓裝置復(fù)雜，其實(shí)并不復(fù)雜，渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。渦輪室的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上，最后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。

渦輪增壓簡稱TURBO，如果在轎車尾部看到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)。其實(shí)渦輪增壓主要是為了提高發(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，一臺小排量的發(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。

實(shí)際中，看到過最多也就是4個(gè)，還是并聯(lián)的。
V12發(fā)動(dòng)機(jī)上，每3個(gè)缸用一個(gè)渦輪增壓，提高油門反應(yīng)，降低渦輪延遲。

理論上1個(gè)氣缸裝2（或以上）個(gè)也是可以的,類似SUBARU和SUPRA上用的串聯(lián)渦輪配置，那V12的發(fā)動(dòng)機(jī)可以上24個(gè)（或更多碧激）缺慧緩渦輪了。伏模

渦輪增壓器(Tubro)實(shí)際上就是一個(gè)空氣壓縮機(jī)。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣作為動(dòng)力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪(位于排氣道內(nèi))，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪位于進(jìn)氣道內(nèi)？，葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快，空氣壓縮程度就得以加大，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量就相應(yīng)地得到增加，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。



渦輪增壓的最大優(yōu)點(diǎn)是它可在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的基礎(chǔ)上，大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。一臺發(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相比，可增加大約40％甚至更多。



增壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要有4大類：



1.機(jī)械增壓系統(tǒng)(Supercharger)：裝置在發(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。



優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子的速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是相對應(yīng)的，所以沒有滯后或超前，動(dòng)力輸出更為流暢；



缺點(diǎn)：由于它要消耗部分引擎動(dòng)力，會(huì)導(dǎo)致增壓效率不高。





2.廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣達(dá)到增壓目的。增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)無任何機(jī)械聯(lián)系，壓氣機(jī)由內(nèi)燃機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪來帶動(dòng)。一般增壓壓力可達(dá)180～200kPa，或300 kPa左右，需要增設(shè)空氣中間冷卻器來給高溫壓縮空氣進(jìn)行冷卻。國內(nèi)轎車1998年開始在排量1．8的奧迪200上運(yùn)用，以后又有奧迪A6的1．8T、奧迪A41．8T，直至帕薩特1．8T、寶來1．8T。



優(yōu)點(diǎn)：增加效率高于機(jī)械增壓；



缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出略滯后于油門的開啟，加大油門后一般需要等片刻，稍后發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有驚人的動(dòng)力爆發(fā)。



3.復(fù)合增壓系統(tǒng)：即廢氣渦輪增壓和機(jī)械增壓并用，大功率柴油機(jī)上用的較多。復(fù)合增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。



4.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)低速增壓性能好、加速性好、工況范圍大；但尺寸大、笨重和噪聲大.

渦輪機(jī)葉輪與壓氣機(jī)葉輪通過增壓器軸剛性連接，這部分稱作增壓器轉(zhuǎn)子。增壓器轉(zhuǎn)子通過浮動(dòng)軸承（轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可保證摩擦阻力矩較?。┕潭ㄔ谠鰤浩髦?。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，排出的廢氣以一定角度高速?zèng)_擊渦輪機(jī)葉輪，使增壓器轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)（最高可達(dá)20104低轉(zhuǎn)/分鐘）。壓氣機(jī)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)使得發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)的氣壓升高，達(dá)到增壓效果。如此，在進(jìn)氣過程中，空氣會(huì)受到較大的壓力，從而使更多的、密度更大的空氣進(jìn)入氣缸。這樣，燃油就可以更加充分的燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能便更上一層樓。
類型分類
廢氣渦輪增壓器根據(jù)增壓器的數(shù)量可分為單級增壓和雙級復(fù)合增壓。普通車型常用單級增壓系統(tǒng)，即采用一個(gè)廢氣渦輪增壓器；而雙級增壓系統(tǒng)采用兩個(gè)廢氣渦輪增壓器，主要用于大排量車用柴油機(jī)。根據(jù)兩個(gè)增壓器的連接方式不同，雙級增壓方式可分為直列雙級復(fù)合增壓和并列雙級復(fù)合增壓兩種系統(tǒng)；根據(jù)所用渦輪不同，廢氣渦輪增壓器分為徑流式和軸流式兩種。徑流式渦輪增壓器采用徑流式渦輪和離心式壓氣機(jī)，流量較小，適用于中小功率內(nèi)燃機(jī)；軸流式渦輪增壓器采用軸流式渦輪和離心式壓氣機(jī)，流量較大，適用于大型柴油機(jī)。

渦輪增壓啟動(dòng)了