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渦輪增壓，是一種利用內燃機(Internal Combustion Engine)運作所產生的廢氣驅動空氣壓縮機(Air-compressor)的技術。與超級增壓器(機械增壓器， Super-Charger)功能相若，兩者都可增加進入內燃機或鍋爐的空氣流量，從而令機器效率提升。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燃機的馬力輸出。 先我們來弄明白什么是渦輪增壓。渦輪增壓的英文名字為Turbo，一般來說，如果我們在轎車尾部看到Turbo或者T，即表明該車采用的發動機是渦輪增壓發動機了。相信大家都在路上看過不少這樣的車型，譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T，寶來1.8T等等。 增壓目的 　　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。這樣也就意味著同樣一臺的發動機在經過增壓之后能夠產生更大的功率。就拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發動機來說，經過增壓之后，動力可以達到2.4L發動機的水平，但是耗油量卻比1.8發動機并不高多少，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。 負面影響 　　不過在經過了增壓之后，發動機在工作時候的壓力和溫度都大大升高，因此發動機壽命會比同樣排量沒有經過增壓的發動機要短，而且機械性能、潤滑性能都會受到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓技術在發動機上的應用。 編輯本段增壓原理 　　最早的渦輪增壓器用于跑車或方程式賽車上的，這樣在那些發動機排量受到限制的賽車比賽里面，發動機就能夠獲得更大的功率。 　　眾所周知，發動機是靠燃料在汽缸內燃燒做功來產生功率的，由于輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量的限制，因此發動機所產生的功率也會受到限制，如果發動機的運行性能已處于最佳狀態，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來增加燃料量，從而提高燃燒做功能力。因此在目前的技術條件下，渦輪增壓器是唯一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。 　　大家可能會覺得渦輪增壓裝置非常復雜，其實并不復雜，渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進氣口與發動機排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進氣歧管上，最后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。這樣一個整體的渦輪增壓裝置就做好，你的發動機就好像電腦CPU一樣被“超頻”了。 　　我們平常所說的渦輪增壓裝置其實就是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加發動機的進氣量，一般來說，渦輪增壓都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，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入汽缸。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汽缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速，就可以增加發動機的輸出功率了。 增壓類型 機械增壓系統 　　機械增壓系統： 渦輪增壓 這個裝置安裝在發動機上并由皮帶與發動機曲軸相連接，從發動機輸出軸獲得動力來驅動增壓器的轉子旋轉，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。其優點是渦輪轉速和發動機相同，因此沒有滯后現象，動力輸出非常流暢。但是由于裝在發動機轉動軸里面，因此還是消耗了部分動力，增壓出來的效果并不高。 氣波增壓系統 　　氣波增壓系統：利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮。這種系統增壓性能好、加速性好但是整個裝置比較笨重，不太適合安裝在體積較小的轎車里面。 廢氣渦輪增壓系統 　　廢氣渦輪增壓系統：這就是我們平時最常見的渦輪增壓裝置了，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，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢 渦輪增壓技術 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見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，還有冷卻液為增壓器進行冷卻。 復合增壓系統 　　復合增壓系統：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，機械增壓有助于低轉速時的扭力輸出，但是高轉速時功率輸出有限；而廢氣渦輪增壓在高轉速時擁有強大的功率輸出，但低轉速時則力不從心。發動機的設計師們于是就設想把機械增壓和渦輪增壓結合在一起，來解決兩種技術各自的不足，同時解決低速扭矩和高速功率輸出的問題。這種裝置在大功率柴油機上采用比較多，汽油機上采用雙增壓系統（復合增壓系統）的車型還比較少，大眾的1.4 TSI發動機（這款發動機兼顧了低速扭力輸出和高速功率輸出。在低轉速時，由機械增壓提供大部分的增壓壓力，在1 500rpm時，兩個增壓器同時提供增壓壓力。隨著轉速的提高，渦輪增壓器能使發動機獲得更大的功率，與此同時，機械增壓器的增壓壓力逐漸降低。機械增壓通過電磁離合器控制，它與水泵集合在一起。在轉速超過3500rpm時，由渦輪增壓器提供所有的增壓壓力，此時機械增壓器在電磁離合器的作用下完全與發動機分離，防止消耗發動機功率）采用了這一系統。其發動機輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，只是結構太復雜，技術含量高，維修保養不容易，因此很難普及。 編輯本段優缺點 　　誠然，渦輪增壓的確能夠提升發動機的動力，不過它的缺點也有不少，其中最明顯的就是動力輸出反應滯后。我們看看前面有關渦輪增壓的工作原理就知道了，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，也就是說從你大腳踩油門加大馬力，到葉輪轉動將更多空氣壓進發動機獲得更大動力之間存在一個時間差，而且這個時間還不短。一般經過改良的渦輪增壓也要至少2秒左右來增加或者減少發動機動力輸出。如果你要突然加速的話，瞬間會有提不上速度的感覺。 　　隨著技術的進步，雖然各個使用渦輪增壓的廠家都在對渦輪增壓技術進行改進，但是由于設計原理問題，因此安裝了渦輪增壓器的汽車駕駛起來的感覺是和大排量的汽車有一定差異的。譬如說我們買了1.8T的渦輪增壓汽車，在實際的行駛之中，加速肯定不如2.4L的，但是只要度過了那段等待期，1.8T的動力同樣會竄上來，因此如果你追求駕駛的感覺的話，渦輪增壓引擎并不適合你，如果你是跑高速之類的，渦輪增壓才顯得特別有用。 　　如果你的愛車經常在城市內行駛，那么有必要考慮需要什么樣的渦輪增壓，因為渦輪并不是隨時都在啟動的。對于那些啟動轉速高的渦輪增壓發動機，就拿斯巴魯（富士）翼豹的渦輪增壓來說，它的啟動是在3500轉左右，5擋能夠上到3500轉估計速度都破120了，除非你故意停留在低檔位，否則不超過120公里的時速翼豹的渦輪增壓根本無法啟動。這時那些低轉速啟動的渦輪增壓發動機更為合適，例如大眾的1.4Tsi/1.8Tsi發動機，在1750甚至1500轉的時候渦輪增壓就介入了，即使在2000~3000換檔，也能保證換檔前后轉速保持在燃油應用效率更高的渦輪增壓區域。 　　此外渦輪增壓還有維護保養方面的問題，就拿寶來的1.8T來說，6萬公里左右就要更換渦輪了，雖然次數不算多，畢竟給自己的車無形之中又增加了一筆維護保養費，這個對經濟環境還不是特別好的車主來說特別值得注意。 自然吸氣（英文：Normally Aspirated）是汽車進氣的一種，是在不通過任何增壓器的情況下，大氣壓將空氣壓入燃燒室的一種形式，更加穩定，自然吸氣發動機在動力輸出上的平順性與響應的直接性上，要遠優于增壓發動機，現在的V8 2.4L F1引擎就是最好的例子。 汽油直噴燃燒技術(GDI)就能夠將內燃機的燃料效率提高20%。這一新技術的基礎技術的應用起源于30年代，但長期以來沒有得以發展，只是到了近兩年，由于電子技術和其它系統的性能的提高，才使這種新概念有所作為。 目前，一些汽車制造商正在將GDI技術投入實際的制造應用過程。例如Mercury Marine公司就針對其大型發動機開發出了一個采用雙重空燃直噴燃燒系統的發動機。從1996年起日本的三菱公司也開始了GDI發動機的開發工作，西門子和雷諾兩公司也聯手致力將GDI技術應用于雷諾的Megane汽車上。同時，Delphi也宣布將和Orbital發動機制造公司共同投資開發一種火花塞和燃油直噴混合的發動機系統，這個系統只需要一個通往汽缸燃燒室的孔。 　　開發直噴技術的最初想法是由于在大多數的情況下，發動機的空燃比可以調節到比用化學計算法得出的14.7:1更稀薄的狀態，而不會對發動機性能造成負面的影響。然而其局限性卻是這樣的，稀薄混合氣體很難點燃，而且還會隨之產生相應的排放物，其主要成分是氮氧化合物（NOX）。 　　采用直噴技術后，燃油以細微滴狀的薄霧方式進入汽缸，而不是以蒸汽的方式。這也就意味著當燃油霧滴吸收熱量變為可燃蒸汽時，實際上對發動機的汽缸起到了冷卻的作用。這種冷卻作用降低了發動機對辛烷的需要，所以其壓縮比可以有所增加。而且正如柴油一樣，采用較高的壓縮比可以提高燃料的效率。 　　采用GDI技術的另一個優點是它能夠加快油氣混合氣體的燃燒速度，這使得GDI發動機和傳統的化油器噴射發動機相比，可以很好地適應廢氣再循環工藝。例如，在三菱的發動機上，當怠速運轉過程中如果發動機燃燒不穩定，則發動機可以以40:1的空燃比很平穩地運行（如果采用了廢氣再循環EGR技術，那么發動機的空燃比可以提高到55:1）。 　　決定一種非常稀薄的混合氣體的關鍵是能否找到一種可靠的點燃它的途徑。這就要求在火花塞間隙附近混合氣的濃度足夠大，以便能點燃。由于火焰的焰心要比火花塞的間隙尺寸大得多，一旦燃燒之后火焰就會向燃燒室內的稀薄氣體區域擴散。早期的GDI的開發工作著重于研究能夠在炙熱狀態下，長時間工作點燃可燃物的兆點點火系統。雖然這個系統發出的炙熱的、較大的火花能夠很容易地將稀薄混合氣體點燃，然而由火花塞發出的熱量卻大大降低了火花塞電極的使用壽命。 　　采用計算機來模擬進出燃燒室的燃料和空氣流的情況是一項突破性的技術。燃燒室和活塞的形狀、噴油脈沖的能量和方向、活塞和發動機熱量的運動情況都會影響油氣混合物霧滴的位置。這項技術采用了關鍵性的計算機技術來確定空燃流的情況以及空燃噴射器的最佳位置以及火花塞的相關參數。 編輯本段兩個基本的系統 　　當這項技術應用于GDI時會產生兩個基本的系統，它們分別是HPDI 和 LPDI。HPDI系統依靠高壓（100巴或100個大氣壓力）來迫使燃料進入已經充滿空氣的燃燒室。在雷諾的IDE發動機中，西門子采用了一個三活塞的燃油泵來產生燃料噴射所需的高壓。同時，由于采用了電磁控制的閥門，使得發動機的控制系統能夠根據發動機的運轉需要確定進、排氣門的正時時間。 　　Orbital公司的低壓直噴系統（LPDI）是對兩沖程發動機應用于汽車制造的技術的進一步完善和改進。采用LPDI系統后，一定量的燃油被噴射到位于油氣混合氣噴射裝置頂部的氣室內。一個皮帶或凸輪傳動的空氣壓縮機用來向空氣噴射裝置提供大約6.5巴的壓力。當空氣噴射裝置的線圈被啟動后，空氣壓力就會使燃油和空氣進入到燃燒室中。這個系統發生作用的關鍵是進入到燃燒室中的燃料流應該是呈現易燃狀態。該系統的一個很主要的特點是由于燃料沒有處在非常高的壓力下，所以也就不需要使用特殊的燃油泵，燃油供油裝置產生開裂和泄漏的危險性也小得多。 　　HPDI 和 LPDI這兩個系統都面臨著挑戰。一是燃油的噴射模式必須十分精確，以便能夠以成層的方式正確地將燃料進行分配。在HPDI系統中，這意味著需要更高的噴射壓力和更快的噴射速度。西門子公司宣稱它目前正在研究高達200巴壓力的燃油噴射系統，該系統具有能夠在半毫秒內點火的高精度的噴射裝置。 　　要獲得較滿意的燃空混合氣分層就意味著燃燒室和活塞頂部的形狀都是非常關鍵的。這需要對每臺發動機使用計算機造型和廣泛的測試來確定其最終的形狀。這也即是說GDI技術并不能簡單地捆綁于現有的發動機上。汽缸和活塞需要進行變動，發動機的電子控制系統的硬件也需要改進。 　　和傳統的發動機燃油泵相比，HPDI系統所需的燃油泵有很大的區別。傳統的電動燃油泵需要讓燃油流經泵體來保持冷卻和潤滑。而另一方面，高壓HPDI系統的燃油泵卻采用了與燃油流隔離開的液壓泵組件。為了降低在如此高的壓力下運轉時發生泄漏的可能性，將這兩部分的功能隔離開是很有必要的。PSA標致/雪鐵龍公司和西門子公司已經組成了一個合資公司來專門為歐洲市場生產這種新型的燃油泵。 　　讓發動機燃燒非常稀薄的油氣混合氣體也就意味著其每個燃燒沖程燃燒的燃料量更少，因而產生的功率也就更小。三菱公司的GDI發動機通過采用雙重模式的燃燒系統突破了這個局限性。對于在正常情況下的諸如城市市區的低負載駕駛工況，燃油在壓縮沖程延遲噴射，這一點和柴油發動機一樣。這種方式提供了一種極稀薄的油氣混合物分層，從而提高了發動機的燃油經濟性。當來自不同的發動機傳感器的信息探測到駕駛員希望在高負載或高車速下操縱汽車時，噴射脈沖就會提前在進氣沖程進行噴射。 　　這種技術允許發動機使用正常的空燃比。其關鍵是發動機的電子系統能夠實時確定燃油應在何時以何種方式噴射。

回答者：ktlmabva922016-05-29 00:00