渦輪增壓是怎么樣使發(fā)動機的壓力增大，溫度升高

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　　百科名片 　　渦輪增壓,是一種利用內(nèi)燃機(Internal Combustion Engine)運作所產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動之空氣壓縮機(Air-compressor)。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(nèi)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(nèi)燃機的馬力輸出。 　　目錄 　　概念 　　增壓原理 　　增壓類型 　　優(yōu)缺點 　　使用常識 　　冷卻系統(tǒng) 　　渦輪增壓工作原理簡圖 　　概念 　　增壓原理 　　增壓類型 　　優(yōu)缺點 　　使用常識 　　冷卻系統(tǒng) 　　渦輪增壓工作原理簡圖 　　展開 　　編輯本段概念 　　首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(fā)動機是渦輪增壓發(fā)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(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺發(fā)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(fā)動機在經(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)動機來說，經(jīng)過增壓之后，動力可以達到2.4L發(fā)動機的水平，但是耗油量卻比1.8發(fā)動機并不高多少，在另外一個層面上來說就是提高燃油經(jīng)濟性和降低尾氣排放。 　　負面影響 　　不過在經(jīng)過了增壓之后，發(fā)動機在工作時候的壓力和溫度都大大升高，因此發(fā)動機壽命會比同樣排量沒有經(jīng)過增壓的發(fā)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(shù)在發(fā)動機上的應(yīng)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(fā)動機排量受到限制的賽車比賽里面，發(fā)動機就能夠獲得更大的功率。 　　眾所周知發(fā)動機是靠燃料在汽缸內(nèi)燃燒做功來產(chǎn)生功率的，由于輸入的燃料量受到吸入汽缸內(nèi)空氣量的限制，因此發(fā)動機所產(chǎn)生的功率也會受到限制，如果發(fā)動機的運行性能已處于最佳狀態(tài)，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(shù)條件下，渦輪增壓器是唯一能使發(fā)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(fā)動機的進氣量，一般來說，渦輪增壓都是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)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(fā)動機轉(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)整一下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。 　　大家可能會覺得渦輪增壓裝置非常復(fù)雜，其實并不復(fù)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(fā)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(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。這樣一個整體的渦輪增壓裝置就做好，你的發(fā)動機就好像電腦CPU一樣被“超頻”了。 　　編輯本段增壓類型 　　機械增壓系統(tǒng) 　　機械增壓系統(tǒng)： 　　渦輪增壓 　　[1] 　　這個裝置安裝在發(fā)動機上并由皮帶與發(fā)動機曲軸相連接，從發(fā)動機輸出軸獲得動力來驅(qū)動增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。其優(yōu)點是渦輪轉(zhuǎn)速和發(fā)動機相同，因此沒有滯后現(xiàn)象，動力輸出非常流暢。但是由于裝在發(fā)動機轉(zhuǎn)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(tǒng) 　　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)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(tǒng) 　　廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：這就是我們平時最常見的渦輪增壓裝置了，增壓器與發(fā)動機無任何機械聯(lián)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(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)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(fā)動機轉(zhuǎn)速增快，廢 　　渦輪增壓技術(shù) 　　氣排出速度與禍輪轉(zhuǎn)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(yīng)增加燃料量就可以增加發(fā)動機的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動機功率及扭矩要增大20%—30%。但是廢氣渦輪增壓器技術(shù)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(zhuǎn)子，發(fā)動機排出的廢氣驅(qū)動泵輪，泵輪帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)動后給進氣系統(tǒng)增壓。增壓器安裝在發(fā)動機的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常見的機械滾針或滾珠軸承無法為轉(zhuǎn)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(fù)合增壓系統(tǒng) 　　復(fù)合增壓系統(tǒng)：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，機械增壓有助于低轉(zhuǎn)速時的扭力輸出，但是高轉(zhuǎn)速時功率輸出有限；而廢氣渦輪增壓在高轉(zhuǎn)速時擁有強大的功率輸出，但低轉(zhuǎn)速時則力不從心。發(fā)動機的設(shè)計師們于是就設(shè)想把機械增壓和渦輪增壓結(jié)合在一起，來解決兩種技術(shù)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(tǒng)（復(fù)合增壓系統(tǒng)）的車型還比較少，大眾的1.4 TSI發(fā)動機（這款發(fā)動機兼顧了低速扭力輸出和高速功率輸出。在低轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的提高，渦輪增壓器能使發(fā)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(zhuǎn)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(fā)動機分離，防止消耗發(fā)動機功率）采用了了這一系統(tǒng)。其發(fā)動機輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，只是結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，技術(shù)含量高，維修保養(yǎng)不容易，因此很難普及。 　　編輯本段優(yōu)缺點 　　誠然，渦輪增壓的確能夠提升發(fā)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(yīng)滯后。我們看看前面有關(guān)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(yīng)遲緩，也就是說從你大腳踩油門加大馬力，到葉輪轉(zhuǎn)動將更多空氣壓進發(fā)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(jīng)過改良的渦輪增壓也要至少2秒左右來增加或者減少發(fā)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(shù)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(shù)進行改進，但是由于設(shè)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(jīng)常在城市內(nèi)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(zhuǎn)速高的渦輪增壓發(fā)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(zhuǎn)左右，5擋能夠上到3500轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速啟動的渦輪增壓發(fā)動機更為合適，例如大眾的1.4Tsi/1.8Tsi發(fā)動機，在1750甚至1500轉(zhuǎn)的時候渦輪增就介入了，即使在2000~3000換檔，也能保證換檔前后轉(zhuǎn)速保持在燃油應(yīng)用效率更高的渦輪增壓區(qū)域。 　　此外渦輪增壓還有維護保養(yǎng)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(shù)不算多，畢竟給自己的車無形之中又增加了一筆維護保養(yǎng)費，這個對經(jīng)濟環(huán)境還不是特別好的車主來說特別值得注意。 　　編輯本段使用常識 　　工作環(huán)境 　　渦輪增壓器是利用發(fā)動機排出的廢氣驅(qū)動渦輪，它再怎么先進還是一套機械裝置，由于它工作的環(huán)境經(jīng)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(zhuǎn)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： 　　保養(yǎng)方法 　　1、汽車發(fā)動機啟動之后，不能急踩加速踏板，應(yīng)先怠速運轉(zhuǎn)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(fā)動機轉(zhuǎn)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(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)后，不能立即熄火。原因是發(fā)動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承潤滑和用于冷卻的，正在運行的發(fā)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(nèi)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(nèi)的熱量不能迅速帶走，而同時增壓器轉(zhuǎn)子仍在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)。這樣就會造成渦輪增壓器轉(zhuǎn)軸與軸套之間“咬死”而損壞軸承和軸。此外發(fā)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(nèi)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(dǎo)致軸套缺油，加速渦輪轉(zhuǎn)軸與軸套之間的磨損。因此發(fā)動機熄火前應(yīng)怠速運轉(zhuǎn)三分鐘作用，使渦輪增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降。此外值得注意的就是渦輪增壓發(fā)動機同樣不適宜長時間怠速運轉(zhuǎn)，一般應(yīng)該保持在10分鐘之內(nèi)。 　　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(zhì)量與體積有大幅度的提高，發(fā)動機結(jié)構(gòu)更緊湊、更合理，較高的壓縮比，使發(fā)動機的工作強度更高。機械加工精度也更高，裝配技術(shù)要求更嚴格。所有這些都決定了渦輪增壓發(fā)動機的高溫、高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩、低排放的工作特點。同時也就決定了發(fā)動機的內(nèi)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，建立潤滑油膜快，油膜強度高和穩(wěn)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(guī)定機油外還可以選用合成機油、半合成機油等高品質(zhì)潤滑油。 　　4、發(fā)動機機油和濾清器必須保持清潔，防止雜質(zhì)進入，因為渦輪增壓器的轉(zhuǎn)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(zhì)進入高速旋轉(zhuǎn)的壓氣葉輪，造成轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或軸套和密封件加劇磨損。 　　6、需要經(jīng)常檢查渦輪增壓器的密封環(huán)是否密封。因為如果密封環(huán)沒有密封住，那么廢氣會通過密封環(huán)進入發(fā)動機潤滑系統(tǒng)，將機油變臟，并使曲軸箱壓力迅速升高，此外發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時機油也會通過密封環(huán)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(chǎn)生“燒機油”的情況。 　　7、渦輪增壓器要經(jīng)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(zhuǎn)子軸承精密度很高，維修及安裝時的工作環(huán)境要求很嚴格，因此當增壓器出現(xiàn)故障或損壞時應(yīng)到指定的維修站進行維修，而不是到普通的修理店。 　　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)動機對清潔的要求更高。因為若雜質(zhì)進入壓氣葉輪，會造成轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或軸套和密封件加劇磨損。 　　10、發(fā)動機機油保持清潔，渦輪增壓發(fā)動機對機油的要求也比較高，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，會造成增壓器軸承的潤滑不足而損壞，增加保養(yǎng)成本，甚至造成渦輪增壓器的過早報廢。 　　11、著車就走和立即熄火對渦輪增壓發(fā)動機都不好，發(fā)動機發(fā)動后最好怠速運轉(zhuǎn)一陣，使?jié)櫥�油充分潤滑軸承，對發(fā)動機起到很好的保護作用。另外，發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)后，應(yīng)怠速運轉(zhuǎn)3-5分鐘再熄火，否則，會引起渦輪增壓器內(nèi)滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。 　　編輯本段冷卻系統(tǒng) 　　中冷器是增壓系統(tǒng)的一部分。當空氣被高比例壓縮后會產(chǎn)很高的生熱量，從而使空 　　渦輪增壓 　　氣膨脹密度降低，而同時也會使發(fā)動機溫度過高造成損壞。為了得到更高的容積效率，需要在注入汽缸之前對高溫空氣進行冷卻。這就需要加裝一個散熱器，原理類似于水箱散熱器，將高溫高壓空氣分散到許多細小的管道里，而管道外有常溫空氣高速流過，從而達到降溫目的（可以將氣體溫度從150℃降到50℃左右）。由于這個散熱器位于發(fā)動機和渦輪增壓器之間，所以又稱作中間冷卻器，簡稱中冷器。 　　編輯本段渦輪增壓工作原理簡圖 　　渦輪增壓工作原理圖，紅色為高溫廢氣，藍色為新鮮空氣

回答者：li1l22016-11-18 00:00