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渦輪增壓器 發動機是靠燃料在氣缸內燃燒作功來產生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內空氣量的限制，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氣缸來增加燃料量，提高燃燒作功能力。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。 構造 渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機器，渦輪室進氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；增壓器進氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進氣歧管上。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。 原理 渦輪增壓器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。 技術 渦輪增壓器安裝在發動機的進排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運轉的工作狀況下，其工作環境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對制造的材料和加工技術都要求很高。其中制造難度最高的是支承渦輪軸運轉的“浮式軸承”，它工作轉速可達10萬轉/分以上，加上環境溫度可達六、七百度以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機體內壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。 缺點 另外渦輪增壓器雖然有協助發動機增力的作用，但也有它的缺點，其中最明顯的是，“滯后響應”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，即使經過改良后的反應時間也要1.7秒，使發動機延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。 改進 但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情，它是利用發動機的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會白白地浪費掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經常對它進行技術改造，例如提高加工精度，盡量減少渦輪與渦輪室內壁的間隙，以便提高廢氣能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐熱高，剛度強，重量輕的優點，可以將渦輪增壓器做得更加緊湊，體積更少，而且能減少渦輪的“滯后響應”時間。 在最近30年時間里，渦輪增壓器已經普及到許多類型的汽車上，它彌補了一些自然吸氣式發動機的先天不足，會發動機在不改變氣缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10%以上，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術來改進發動機的輸出功率，藉以實現轎車的高性能化。 圖解渦輪增壓器 渦輪增壓器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。 一般的內燃機多采用“自然進氣”方式工作，這種方式是利用活塞下行時汽缸內部產生的真空度，借助于外界的大氣壓力，將混合氣壓入汽缸。然而，受到各種因素的影響使得汽缸的進氣量很難達到100%，依實測數據，一般汽油機的容積率約在60%－70%之間。即使設計精良的發動機也只能達到80%左右。由于容積率每提高1%，發動機的輸出功率約能提高3%，于是人們發明了增壓器。 增壓器最初是在柴油機上使用，分活塞式和離心式，*發動機輸出的動力來驅動。因為柴油機是噴油點火方式，被壓縮的是純空氣，不像汽油機那樣是在混合氣被壓縮過程中經火花塞的高壓電火花點燃，所以為了提高功率，柴油機的壓縮比已經很高，加上增加器后功率可提高30%~100%。但它要消耗發動機的部分輸出功率，這對于汽車、摩托車使用的輕型汽油機來說就有些得不償失，于是設計師們想到了利用廢氣來驅動增壓器的方法，這就是排氣渦輪增壓器。 渦輪增壓器由裝在同一根增壓器軸上的渦輪機葉輪和壓氣機葉輪組成，增壓器軸支承在增壓器殼體內的軸承上，渦輪機葉輪和壓氣機葉輪上都有很多葉片，從汽缸排出的廢氣直接進入渦輪機，并推動葉輪和增壓器軸旋轉，因為壓氣機葉輪固定在增壓器軸的另一端，所以壓氣機葉輪隨軸也一起旋轉。 壓氣機的葉輪安裝在進氣管道內，當壓氣機葉輪旋轉時，空氣被吸入進氣管道，經壓氣機壓縮之后送入進氣管。大多數增壓發動機是氣道燃油噴射式發動機，噴入進氣道內的燃油與壓縮空氣混合形成密度較大的空氣燃油混合氣。由于進入汽缸的混合氣量增多，因此發動機功率增加。 渦輪增壓葉輪以超過100 000r/min的高速度旋轉，因此葉輪的平衡及軸承潤滑是非常重要的。在增壓器開始對進氣管內的空氣加壓之前，增壓器軸必須達到一定的轉速，有些渦輪增壓器在發動機轉速為1 250r/min時開始壓縮空氣，而在2 250r/min時達到最大增壓壓力。 一、增壓壓力的控制 如果渦輪增壓器的增壓壓力不加限制，那么過高的進氣管壓力及過高的燃燒壓力可能使發動機零件損壞，為此很多渦輪增壓器都裝有放氣膜盒。從膜盒到渦輪機殼體上的放氣閥用連動桿連接，膜片彈簧壓住放氣閥使其關閉，進氣管內的增壓壓力作用到放氣膜片上。當進氣管內的增壓壓力達到最大安全極限時，增壓壓力推壓放氣膜片并打開放氣閥，使部分廢氣不經過渦輪機葉輪，從而限制了渦輪增壓器軸的轉速及增壓壓力。在某些發動機上，作用在放氣膜片上的增壓壓力由電腦*縱，通過PCM使電磁線圈通電或斷電來控制增壓壓力。有些電腦按預編程序在突然加速時，允許短時間產生較高的增壓壓力，以改進發動機的加速性。 二、渦輪增壓器的冷卻 廢氣流過渦輪機葉輪使增壓器的溫度升高，尤其是發動機大負荷下工作時，很多渦輪增壓器有冷卻水管從增壓器殼體通到冷卻系統，冷卻劑在渦輪增壓器殼體內循環以冷卻軸和軸承。發動機潤滑系統的機油從主油道供入增壓器軸承及軸，以潤滑和冷卻軸承，后經增壓器殼體返回曲軸箱。在增壓器軸上設有油封，用來防止機油竄入壓氣機或渦輪機葉輪室，如果油封損壞，機油會竄入壓氣機或壓氣機葉輪室導致排氣冒藍煙及機油消耗量增加。 有些渦輪增壓器沒有連接增壓器殼體的冷卻水管，而是*機油及空氣冷卻，當發動機在大負荷或高轉速工作后如果立即停機，那機油可能在機油及空氣冷卻的增壓器軸承內燃燒，燃燒所產生的堅硬碳粒會把增壓器軸承刮傷，如有冷卻劑在增壓器殼體內循環，就可降低軸承溫度而避免發生這類問題。因此，用機油及空氣冷卻的渦輪增壓器在大負荷或高速工作之后、停機之前，發動機至少要在怠速下運轉1min，這樣有助于防止增壓器軸承損壞。 三、國外開發應用渦輪增壓技術狀況 渦輪增壓器用于重載場合雖已多年，但1980年以前一直沒有廣泛用于汽車上，直到各種耐熱材料的出現、渦輪增壓器低速加速遲緩及軸承冷卻困難的問題逐步解決后才開始用于汽車上。雪佛蘭首先在CORVAIA汽車上使用渦輪增壓器，后來又在許多賽車中陸續使用，有的使用了2~3個增壓器，串聯起來增至3個大氣壓，以達到數倍未增壓發動機的功率。日本本田公司率先在CX500摩托車發動機上采用渦輪增壓器配以電噴系統控制發動機的供油量，使其最大功率達到57.33kW（8000r/min），而同等級不用渦輪增壓器發動機的功率不過35.28kW，功率提高了62.5%。隨后日本鈴木公司、雅馬哈公司在大排量摩托車發動機上使用渦輪增壓器，其發動機最大功率、最高車速均有較大幅度的提高。自從陶瓷材料問世以來，由于其具有堅硬、耐腐、耐熱、抗熱震、耐高溫變、自潤滑、在高溫工作環境中性能穩定等優點，用它制成“陶瓷發動機”、“陶瓷增壓器”，無需冷卻系統、潤滑系統，體積可縮小40%，質量可減小20%，壽命可延長100%，日產汽車公司、東京發動機公司等單位相繼研制了陶瓷材料，并將其投放汽車市場，收到了良好的效果。 四、我國開發應用渦輪增壓器技術狀況及前景 當前，金屬渦輪增壓器已廣泛應用在汽車和國外摩托車上，而陶瓷渦輪增壓器及陶瓷發動機代表了當前該技術的重要發展方向。我國一汽、二汽、廣西重柴、揚州柴油機等大汽車和柴油機制造公司都已成功開發出了渦輪增壓器，而陶瓷材料的研究在我國起步較晚，但陶瓷材料國產汽車發動機已經問世。為了加速在國產摩托車發動機上應用渦輪增壓技術的步伐，應首先在大排量摩托車上推廣應用金屬渦輪增壓技術，同時在全國范圍內積極開展陶瓷發動機和陶瓷渦輪增壓器的開發應用研究，以促進渦輪增壓技術盡快應用于國產摩托車上。 隨著汽車逐漸普及到人民的生活之中，我們對汽車的要求也在不知不覺之中提高了。不知道從什么時候開始，馬路上出現了越來越多的帶“T”的轎車，這些轎車為什么都在排量后面加上一個T呢，譬如寶來的1.8T。呵呵，就讓筆者告訴大家吧，這個T就是代表著渦輪增壓，也就代表著你可以用1.8L發動機的油耗來獲得接近2.4L發動機的動力！天下真的有這樣“白吃”的午餐嗎？答案是肯定的。下面就請看看我們精心為您準備的 《渦輪增壓轎車完全接觸一：基礎掃盲篇》 吧! 經典的BORA 1.8T 渦輪增壓發動機 一、什么是渦輪增壓？ 首先我們來弄明白什么事渦輪增壓。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。 渦輪增壓套件 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。 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。 二、渦輪增壓的原理 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。 紅色為高溫廢氣，藍色為新鮮空氣 眾所周知發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的，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，從而提高燃燒作功能力。因此在目前的技術條件下，渦輪增壓器是惟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。 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。 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。 三、渦輪增壓的種類 1、機械增壓系統：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。 2、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。 3、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，廢氣排出速度與禍輪轉速也同步增快，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。 4、復合增壓系統：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，這種裝置在大功率柴油機上采用比較多，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。 四、渦輪增壓發動機的缺點 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詫異的。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，那么就真的有必要考慮一下是否需要渦輪增壓了，因為渦輪并不是隨時都在啟動的，事實上在日常行車中，渦輪增壓的啟動機會很少，甚至不使用，這就給渦輪增壓發動機的日常表現帶來影響。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，最明顯的動力輸出點則是在4000轉左右，這時候會有二次加速的感覺，并一直持續到6000轉甚至更高。一般市內駕駛我們的換檔實際都只是在2000－3000之間，5擋能夠上到3500轉估計速度都破120了，也就是說除非你故意停留在低檔位，否則不超過120公里的時速渦輪增壓根本無法啟動。沒有渦輪增壓的啟動，你的1.8T其實也就只不過是一部1.8動力的車而已，2.4的動力只能是你的心理作用了。 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。 五、渦輪增壓發動機的使用 渦輪增壓器是利用發動機排出的廢氣驅動渦輪，它再怎么先進還是一套機械裝置，由于它工作的環境經常處于高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在600度以上，增壓器的轉速也非常高，因此為了保證增壓器的正常工作，對它的正確使用和維護十分重要。主要我們要遵循以下的方法： 1、汽車發動機啟動之后，不能急踩加速踏板，應先怠速運轉三分鐘，這是為了使機油溫度升高，流動性能變好，從而使渦輪增壓器得到充分潤滑，然后才能提高發動機轉速，起步行駛，這點在冬天顯得尤為重要，至少需要熱車5分鐘以上。 2、發動機長時間高速運轉后，不能立即熄火。原因是發動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉子軸承潤滑和用于冷卻的，正在運行的發動機突然停機后，機油壓力迅速下降為零，機油潤滑會中斷，渦輪增壓器內部的熱量也無法被機油帶走，這時增壓器渦輪部分的高溫會傳到中間，軸承支承殼內的熱量不能迅速帶走，而同時增壓器轉子仍在慣性作用下高速旋轉。這樣就會造成渦輪增壓器轉軸與軸套之間“咬死”而損壞軸承和軸。此外發動機突然熄火后，此時排氣歧管的溫度很高，其熱量就會被吸收到渦輪增壓器殼體上，將停留在增壓器內部的機油熬成積炭。當這種積炭越積越多時就會阻塞進油口，導致軸套缺油，加速渦輪轉軸與軸套之間的磨損。因此發動機熄火前應怠速運轉三分鐘作用，使渦輪增壓器轉子轉速下降。此外值得注意的就是渦輪增壓發動機同樣不適宜長時間怠速運轉，一般應該保持在10分鐘之內。 3、選擇機油的時候一定要注意。由于渦輪增壓器的作用，使進入燃燒室的空氣質量與體積有大幅度的提高，發動機結構更緊湊、更合理，較高的壓縮比，使發動機的工作強度更高。機械加工精度也更高，裝配技術要求更嚴格。所有這些都決定了渦輪增壓發動機的高溫、高轉速、大功率、大扭矩、低排放的工作特點。同時也就決定了發動機的內部零部件要承受較高的溫度及更大的撞擊、擠壓和剪切力的工作條件。所以在選用渦輪增壓轎車車用機油時，就要考慮到它的特殊性，所使用的機油必須抗磨性好，耐高溫，建立潤滑油膜塊，油膜強度高和穩定性好。而合成機油或半合成機油恰好可以滿足這一要求，所以機油除了最好使用原廠規定機油外還可以選用合成機油、半合成機油等高品質潤滑油。 4、發動機機油和濾清器必須保持清潔，防止雜質進入，因為渦輪增壓器的轉軸與軸套之間配合間隙很小，如果機油潤滑能力下降，就會造成渦輪增壓器的過早報廢。 5、需要按時清潔空氣濾清器，防止灰塵等雜質進入高速旋轉的壓氣葉輪，造成轉速不穩或軸套和密封件加劇磨損。 6、需要經常檢查渦輪增壓器的密封環是否蜜蜂。因為如果密封環沒有密封住，那么廢氣會通過密封環進入發動機潤滑系統，將機油變臟，并使曲軸箱壓力迅速升高，此外發動機低速運轉時機油也會通過密封環從排氣管排出或進入燃燒室燃燒，從而造成機油的過度消耗產生“燒機油”的情況。 7、渦輪增壓器要經常檢查有沒有異響或者不尋常的震動，潤滑油管和接頭有沒有滲漏。 8、渦輪增壓器轉子軸承精密度很高，維修及安裝時的工作環境要求很嚴格，因此當增壓器出現故障或損壞時應到指定的維修站進行維修，而不是到普通的修理店。

回答者：2016-04-23 00:00