涡轮增压(Turbo Boost),是一种利用内燃机运作转产生的废气驱动空气压缩机的技术。

 

 

涡轮增压发动机

涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机,涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮(位于进气道内),叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量就相应地得到增加,就可以增加发动机的输出功率了。

 

发展历史:涡轮增压器的发明者是谁,比较公认的说法是瑞士工程师比希,他于1905年申报了此项专利。当时主要应用于飞机发动机和坦克发动机,直到1961年美国通用汽车公司才将涡轮增压器试探性的装在其生产的某种车型上。20世纪70年代成为了涡轮增压器的一个转折点,装配增压发动机的保时捷911问世。但让涡轮增压技术焕发青春的非瑞典SAAB萨博公司莫属,它于1977年推出的SAAB99车型将涡轮增压技术传播的更广泛,但那时的涡轮增压器仅限于装配在小车的汽油发动机上面。一直到80年代中期,欧美的卡车制造商才将涡轮增压技术应用在各自的柴油发动机上面,而国产车是在这10年才开始逐渐流行带涡轮增压器车型的。

 

 

汽车发动机

增压目的:涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够输出更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L发动机的水平,但是耗油量却并不比1.8L发动机高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。

 

涡轮增压工作原理:最早的涡轮增压器是用于跑车或方程式赛车的,因此在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机能够获得更大的功率。众所周知,发动机是靠燃料在气缸内燃烧做功来输出功率的,由于输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制,因此发动机所输出的功率也会受到限制。如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量,从而提高燃烧做功能力。因此在现有的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。

 

 

涡轮增压器

大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,其实它并不复杂,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这就是一个完整的涡轮增压装置,你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。

 

我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮带动同轴的叶轮,叶轮压缩输送由空气滤清器管道来的空气,使之增压之后进入气缸。当发动机转速增快,废气的排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮又压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以使更多的燃料充分燃烧,相应的增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以实现增加发动机的输出功率了。

 

按排气能量在涡轮中的利用方式可以分为以下两种系统:

 

定压涡轮增压系统:定压涡轮增压系统是把内燃机所有气缸的排气收集到一个体积足够大的排气管内,然后再引入涡轮。尽管各缸是交替排气的,但由于排气管的稳压作用,涡轮入口处的压力基本不变,故称为定压增压系统。

 

 

涡轮增压器解剖面

定压涡轮增压的主要优点是:涡轮在定压下全周进气,效率较高;气流引起的激振较小,不易引起叶片断裂;排气系统简单,成本较低,易于布置维护。主要缺点是脉冲能量的利用率较低,试验表明,当增压压力较小时,定压增压系统仅仅利用了排气能量的12%~15%,高增压时可达30%以上。此外,定压增压的内燃机的低速扭矩特性和加速性能较差。

 

脉冲涡轮增压系统:脉冲涡轮增压系统旨在提高在定压系统中损失能量的利用率。这种方案的特点是排气管做的短而细,排气系统的容积要尽可能小,使排气能直接迅速地进入涡轮机中膨胀做功,减少节流损失。此外,为减少各缸排气压力波的相互干扰,往往采用两根或更多排气支管将相邻发火气缸的排气相互隔开。

 

脉冲系统比定压系统能更好的利用内燃机的排气能量,且排气管容积越小越好,以至于近年来出现了一种将增压器与排气管做成一体的紧凑结构。

 

涡轮增压优点:涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压发动机不仅更加省油,并且会使排放物中的CO(一氧化碳),CH(碳氢)和PM(微粒)下降。涡轮增压发动机结构简单,安装方便,技术适应性广,从低速到高速、从二冲程到四冲程、小缸径到大缸径都可以应用。另外涡轮增压发动机的噪声相对自然吸气发动机来说更小。

 

 

涡轮增压器

涡轮增压缺点:

 

1提速问题诚然,涡轮增压的确能够提升发动机的动力,不过它的缺点也有不少,其中最明显的就是动力输出反应滞后。由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,也就是说从你大脚踩油门加大功率,到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差。一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。

 

2加速问题,随着技术的进步,虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进,但是由于设计原理问题,因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定差异的。

 

3启动机会少,经过了增压之后,发动机在工作时候的压力和温度都大大升高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能都会受到影响,这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。因此,及时对气缸进行降温,是目前需要突破的一个重大问题。

 

涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮,它再怎么先进还是一套机械装置,由于它工作的环境经常处于高速、高温下,增压器废气涡轮端的温度在600度以上,增压器的转速也非常高,因此为了保证增压器的正常工作,对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法:

 

 

涡轮增压发动机

无论涡轮增压技术多么的先进,一套技术的产生,势必会产生正负两方面的影响,了解涡轮增压发动机后,在以后的购车中,选择适合自己的爱车。

 

汽车的涡轮增压是指汽车排气不直接排入大气,而是让废气驱动增压器,使增压器对进气

进行加压,提高了进气效率。还可以提高功率,降低燃油消耗。当发动机转速加快,废气排出

速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量就相应地得到增加,

就可以增加发动机的输出功率了。-台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的

时候相比可以增加40%甚至更高。

 

 

附:涡轮增压使用注意事项:

 

 

1、涡轮增压发动机的机油必须选用性能更高的耐高温,抗氧化好的优质机油,而且机油

的更换周期也要相应缩短,才能保持机油对涡轮增压器的润滑、冷却等作用。

 

 

2、涡轮增压汽车会加装机油冷却器和进气系统冷却装置来降低涡轮增压器的温度,散热器

和节温器也要适当加大,以提高燃热效率,从而充分改善涡轮增压发动机的散热状况。

 

 

3、不能立即熄火,在发动机高速运转后立即熄火后,供给涡轮增压器轴承的机油量会急剧.

下降,而此时涡轮增压器在惯性作用下还在高速运转,在高温高转速下轴承缺少润滑和冷却将

是致命的损坏。

 


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