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渦輪增壓的英文名字為Turbo,一般來說,在轎車尾部看到Turbo或者T,即表明該車採用的發動機是渦輪增壓發動機了。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。一台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。最早的渦輪增壓器用於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裡面,發動機就能夠獲得更大的功率。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。

 

1 渦輪增壓 -原理

渦輪增壓渦輪增壓
發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的,由於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於最佳狀態,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。

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衝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複雜,其實並不複雜,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。然後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,最後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。

2 渦輪增壓 -種類

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1、機械增壓系統:這個裝置安裝在發動機上並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。但是由於裝在發動機轉動軸裡面,因此還是消耗了部分動力,增壓出來的效果並不高。

2、氣波增壓系統:利用高壓廢氣的脈衝氣波迫使空氣壓縮。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裡面。

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繫,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衝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採用全浮動軸承,由機油來進行潤滑,還有冷卻液為增壓器進行冷卻。

4、複合增壓系統:即廢氣渦輪增壓和機械增壓並用,機械增壓有助於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。發動機的設計師們於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採用比較多,汽油機上採用雙增壓系統(複合增壓系統)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)採用了了這一系統。其發動機輸出功率大、燃油消耗率低、雜訊小,只是結構太複雜,技術含量高,維修保養不容易,因此很難普及。

3 渦輪增壓 -缺點

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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,即由於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,但是由於設計原理問題,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,渦輪增壓引擎並不適合你,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,那麼就真的有必要考慮一下是否需要渦輪增壓了,因為渦輪並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,並一直持續到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。

4 渦輪增壓 -使用

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渦輪增壓器是利用發動機排出的廢氣驅動渦輪,它再怎麼先進還是一套機械裝置,由於它工作的環境經常處於高速、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、汽車發動機啟動之後,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,然後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於冷卻的,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。
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3、選擇機油的時候一定要注意。由於渦輪增壓器的作用,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密封。因為如果密封環沒有密封住,那麼廢氣會通過密封環進入發動機潤滑系統,將機油變髒,並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。

保養

1、要保持空氣濾清器的清潔

與普通發動機相比,渦輪增壓發動機對清潔的要求更高。因為若雜質進入壓氣葉輪,會造成轉速不穩或軸套和密封件加劇磨損。

2、發動機機油保持清潔

渦輪增壓發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,增加保養成本,甚至造成渦輪增壓器的過早報廢。

3、著車就走和立即熄火對渦輪增壓發動機都不好

發動機發動后最好怠速運轉一陣,使潤滑油充分潤滑軸承,對發動機起到很好的保護作用。另外,發動機長時間高速運轉后,應怠速運轉3-5分鐘再熄火,否則,會引起渦輪增壓器內滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。
 

應用

隨著汽車工業的發展,渦輪增壓器將更多的應用到汽車,1.8T、2.0T、到現在的1.4T,越來越多的車型將配備

渦輪增壓器,那麼渦輪主要起什麼作用呢,簡單的說,就是利用廢氣循環,增加動力。一輛排量只有1.4的汽

車,配備渦輪增壓后,動力堪比1.8,1.4的汽車平均比1.8的汽車省20%左右的燃油,另外在我們整個世界都

在倡導環保的影響下,汽車廠商也熱衷於小排量汽車的製造,動力增加,排量減小,污染變小,這就是製造

渦輪最初衷的作用。

汽車渦輪工作的原理 渦輪增壓器是一種強制引導系統。 它對流入發動機的空氣進行壓縮, 壓

縮空氣可以使發動機能夠將更多的空氣壓到氣缸里,而更多空氣就意味著能向氣缸內注入更多的燃料。 因此,

每個氣缸的燃燒衝程就能產生更多動力。 渦輪增壓發動機產生的動力要比相同普通發動機大得多。 這樣就可

顯著提高發動機的動力,為了獲得這種性能上的提升,渦輪增壓器使用發動機排出的廢氣帶動渦輪旋轉,而渦

輪則帶動氣泵旋轉。 渦輪在渦輪機中的最高轉速為每分鐘150,000轉——這相當於大多數汽車發動機轉速的30

倍。 同時由於與排氣管相連,渦輪的溫度通常非常高。

渦輪增壓器一般安裝在發動機的排氣歧管后。 排氣支管排出的廢氣帶動渦輪旋轉, 渦輪通過軸與安裝在空氣

過濾器與吸氣管之間的壓縮機相連。 壓縮機把空氣壓縮到氣缸中。氣缸排出的尾氣流過渦輪葉片,使渦輪旋

轉。 流過葉片的尾氣越多,渦輪旋轉速度就越快。在連接渦輪的軸另一端,壓縮機將空氣抽到氣缸中。 壓縮

機是一種離心泵,它在葉片的中心位置吸入空氣,並在旋轉時將空氣甩到外面。為了適應高達150,000轉/分的

轉速,渦輪增壓機使用的是液壓軸承。 液壓軸承可以減小軸在旋轉時遇到的摩擦。渦輪相連的組件有:排氣支

管、三元催化器、進氣管、水管、油管等。


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