渦輪增壓

渦輪增壓

一、簡介

首先我們來弄明白什麼是渦輪增壓.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.

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後_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台的發動機在經過增壓之後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_經過增壓之後_動力可以達到2.4L發動機的水平_但是耗油量卻比1.8發動機並不高多少_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後_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.

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.

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_其實並不復雜_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.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、發動機增壓的種類

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裡.其優點是渦輪轉速和發動機相同_因此沒有滯後現象_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裡面.

3、廢氣渦輪增壓系統：這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後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_渦輪轉動後給進氣系統增壓.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並用_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後.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公裡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_6萬公裡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.就如Saab汽車公司擁有多項銳意創新的技術_已成為全球業界標准.在如今的許多汽車發動機上_都采用了渦輪增壓技術_而發動機渦輪增壓技術正是Saab首創的.Saab是第一個把來源於航空技術的渦輪增壓器應用到汽車上的廠家.Saab系列發動機所配備的渦輪增壓器在汽車的動力發揮上起到了重要的作用_大大提升了汽車發動機的動力和性能_使駕駛者充分體驗駕駛樂趣_以及安全而快速超車的暢快享受.它使汽車的動力、操縱性和精確度隨時處於最佳狀態.

2、發動機長時間高速運轉後_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後_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後_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或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.

六.渦輪增壓冷卻系統

中冷器是增壓系統的一部分.當空氣被高比例壓縮後會產很高的生熱量_從而使空氣膨脹密度降低_而同時也會使發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_原理類似於水箱散熱器_將高溫高壓空氣分散到許多細小的管道裡_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攝氏度降到50攝氏度左右).由於這個散熱器位於發動機和渦輪增壓器之間_所以又稱作中央冷卻器_簡稱中冷器.

關鍵詞:機械增壓器 TSI發動機 雙增壓