渦輪增壓技術:簡介,使用歷史,性能體現,技術發展,工作原理,主要構造,不足之處,使

渦輪增壓技術（Turbo）是一種提高發動機的進氣能力的技術。一般來說，如果我們在轎車尾部看到Turbo或者T，即表明該車採用的發動機是渦輪增壓發動機了。譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T，寶來1.8T等等。套用渦輪增壓技術來提升發動機的功率，已經有30多年的歷史了。1998年以後，國內的汽車製造廠也開始使用Turbo技術。尤其是南、北大眾出的汽車，比如AudiA6/1.8t。

基本介紹

中文名：渦輪增壓技術
外文名：Turbo
目的：提高發動機進氣量
發明時間：1905
系統：機械增壓系統
方法：提高發動機的進氣能力

簡介,使用歷史,性能體現,技術發展,工作原理,主要構造,不足之處,使用注意,系統工作,未來發展,相關設備,

簡介

機械增壓系統

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線，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。

氣波增壓系統

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。

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。

複合增壓系統

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構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、噪聲小，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。

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。

結構及其原理

渦輪增壓這個原本多用於柴油發動機的技術忽然在國產中高檔轎車中熱了起來。先是奧迪A6 1.8T熱銷，而後又傳出上海帕薩特B5也將採用1.8T渦輪增壓發動機的訊息。

那么，究竟什麼是渦輪增壓技術，套用這一技術的發動機有哪些好處？為更直觀地說明這個問題，我們將同為奧迪A6匹配1.8T、1.8、2.4三種發動機做一個比較。

嚴格地講，這三種發動機並沒有可比性。同是奧迪公司精心設計的具有世界先進水平的發動機，1.8T和1.8為直列4缸發動機，而2.4為V型6缸發動機，結構不同。但我們僅想通過發動機功率、扭矩曲線等表象，反映出渦輪增壓發動機的優缺點。

採用渦輪增壓主要是為了提高發動機進氣量

許多人都知道，汽車發動機的工作，多是靠燃料在發動機氣缸內燃燒作功，從而對外輸出功率。在發動機排量一定的情況下，若想提高發動機的輸出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃燒。然而，向氣缸內多提供燃料容易做到，但要提供足夠量的空氣以支持燃料完全燃燒，靠傳統的發動機進氣系統是很難完成的。

就拿汽油機來說，每向氣缸內提供1公斤的汽油，約需要氣缸吸入15公斤的空氣，才能保證汽油充分燃燒。這15公斤的空氣，其體積將是非常大的，光靠氣缸在發動機進氣過程產生的真空度，不容易將這么大體積的空氣完全吸入。因此，提高發動機吸入氣體的能力，也就是提高發動機的充氣效率就顯得尤為重要。

增壓技術就是一種提高發動機的進氣能力的方法。

從原理上講，增壓並無神秘之處。它就是採用專門的壓氣機將氣體在進入氣缸前預先進行壓縮，提高進入氣缸的氣體密度，減小氣體的體積，這樣，在單位體積里，氣體的質量就大大增加了，進氣量即可滿足燃料的燃燒需要，從而達到提高發動機功率的目的。

增壓過程中採用的壓氣機又叫做增壓器。廢氣渦輪增壓是進氣增壓的一種方式。發動機的增壓方法根據驅動增壓器所用能量來源的不同，基本上可以分為三類：第一類是機械增壓系統，增壓器由發動機曲軸通過齒輪(或鏈條等)直接驅動。第二類是廢氣渦輪增壓系統，增壓器是由發動機工作時排出的廢氣帶動的。第三類是複合增壓系統，即在發動機上，既採用廢氣渦輪增壓器，又同時套用機械驅動式增壓器。此外還有慣性增壓、氣波增壓等其他增壓方式。

套用在汽車發動機上的主要是廢氣渦輪增壓系統。奧迪A6 1.8T採用的就是這種系統，“T”即代表渦輪增壓(Turbocharged)。

渦輪增壓的優缺點

渦輪增壓的最大優點是可提高發動機的功率和扭矩。

渦輪增壓的優點是顯而易見的，它可在不增加發動機排量的基礎上，大幅度提高功率和扭矩。一台發動機裝上渦輪增壓器後，其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約40%甚至更多。這意味著一台尺寸和重量相同的發動機經增壓後可以產生較多的功率，或者說，一台小排量的發動機經增壓後，可以產生較大排量發動機相同的功率。另外，發動機在採用了增壓技術後，還能提高燃油經濟性和降低尾氣排放。

汽油機採用渦輪增壓技術有一定難度。

凡事有利就有弊，渦輪增壓也不例外。發動機在採用廢氣渦輪增壓技術後，工作中產生的最高爆發壓力和平均溫度將大幅度提高，從而使發動機的機械性能、潤滑性能都會受到影響。

為了保證增壓發動機在較高的機械負荷和熱負荷條件下，能可靠耐久地工作，必須在發動機主要熱力參數的選取、結構設計、材料、工藝等方面作必要的改變，而不是簡單地在發動機上裝一個增壓器就行了。由於這個改變過程在實行中難度頗大，而且還要考慮增壓器與發動機的匹配問題，因此在一定程度上也限制了廢氣渦輪增壓技術在發動機上的套用。

相對來說，廢氣渦輪增壓器與柴油機配合運行時，渦輪機允許工作的範圍較廣，高效率範圍也較寬，在配合運行中產生的問題較少，所以廢氣渦輪增壓技術在柴油機套用的比較多。而對於汽油機在增壓後，提高了缸內混合氣壓縮和燃燒氣體的溫度和壓力，提高了燃燒室受熱零件的熱負荷，很容易產生爆震。這也就是增壓技術在汽油機上得不到廣泛套用的主要原因。

-比較：奧迪A61.8T比1.8功率大，但比2.4起步慢

奧迪A6 1.8T的發動機在其動力輸出上就充分體現了廢氣渦輪增壓技術的優勢。由其功率——扭矩曲線圖可以看出，隨著發動機轉速的提高，其功率逐漸增大，在5700轉/分鐘時達到最大值110千瓦。這與未裝增壓器的1.8升發動機相比，最大功率提高了大約20%。觀察其扭矩變化，在低轉速時(1750轉/分鐘以下)發動機具有良好的扭矩特性。在1750轉/分鐘時，發動機輸出最大扭矩210 N.m，並在1750~5700轉/分鐘之間一直保持這個最大扭矩，這一點與未裝增壓器的發動機有所不同。與奧迪A6 1.8相比，安裝增壓器後，其最大扭矩增加了25%。

奧迪A6 2.4的發動機排量比1.8T的要大許多，而其最大功率和最大扭矩卻相差不多。但是從曲線圖中不難看出，在低轉速時，1.8T的扭矩和功率要比2.4的小。這是因為渦輪增壓在中、高轉速時作用更明顯。因此表現為，奧迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢，若匹配自動變速器，這點更為明顯。不過，當發動機轉速較大時，渦輪增壓憑藉其寬廣的“扭矩高原”，優勢便會突出。但僅以發動機來論，1.8T滿足車輛一般性需要，已是綽綽有餘了。

使用歷史

汽車引擎的增壓技術可分為機械增壓和廢氣渦輪增壓兩種，其中廢氣渦輪增壓技術因更高的能效比而套用得最為廣泛。

說到渦輪增壓技術，它已經有100多年歷史了。在1905年Alfred Buchi博士就申請了第一款渦輪增壓器的專利——動力驅動的軸向增壓器。到了1961年，小轎車開始試探性地安裝增壓器，但因為瞬間產生的巨大壓力和熱量，使安裝後效果並不理想。而來自於北歐瑞典的Saab薩博公司則是第一家把渦輪增壓器套用到汽車產品上的汽車製造商，1977年問世的Saab薩博99汽車，使汽車發動機在套用渦輪增壓技術上，真正開始走向成熟，它的到來同時宣告了汽車產業一個新時代的誕生。渦輪增壓技術改寫了“排量大小決定功率”的傳統概念。

性能體現

裝備了渦輪增壓發動機的汽車，不僅在動力和功率這些性能的數字表現上，遠超於同排量的汽車產品，更在實際使用過程中能與排量上比自己上一個等級的汽車相匹敵。如：Saab薩博公司在最新款Saab薩博9-3 Vector 2.0TS上裝備的2.0升強渦輪增壓發動機可以在5300轉時輸出驚人的155kW的功率，這一指標幾乎已經趕上普通轎車3.0排量的發動機。也就是說在某一程度上，這款四缸發動機的產品所產生的功率與普通六缸發動機是等效的，這樣帶來的優點很明顯，不僅不需要為了追求高速率來花更多的費用購買大排量汽車，並且發動機工作時噪音更小，而且採用分量較輕的發動機對降低整車重量、減少油耗更是大有益處。

環保、更低的排放標準也是渦輪增壓器一個很重要的優點。因為在污染日趨嚴重的情況下，一個有高度責任感的汽車製造商不僅要滿足客戶對汽車的駕乘欲望，保證產品有足夠的駕駛樂趣，更要以保護環境、創造良好的生存空間為己任。渦輪增壓器正好能滿足即提高燃油經濟性，降低排放，同時又不會以失去駕駛樂趣為代價的綜合性要求。因為增壓會給燃燒室提供更多的空氣，使燃燒更徹底，排放更乾淨。特別在高海拔空氣稀薄地區和嚴寒地區渦輪發動機也能有效的工作。全世界只有Saab薩博是一個全系列產品都採用渦輪增壓技術的汽車品牌。

技術發展

相對於渦輪發動機這么多卓越的優點，它的核心部件可以簡單到一個氣泵。由發動機排出的廢氣來驅動渦輪增壓器一側的葉輪，當它越轉越快時，另一側的葉輪也在同步加快，增大了進入燃燒室的進氣量。雖然原理簡單但實際上它是很複雜和精密的，不僅需要內部配件的嚴密配合，渦輪增壓器還要與發動機嚴密匹配，否則就會降低發動機的效率甚至造成損壞。在這方面Saab薩博的優勢比較明顯，Saab薩博獨創的動力分流技術和他們全新研發的發動機管理系統Trionic8，專門依據渦輪增壓發動機的需要而設計，它能很準確的領會到駕駛者的意圖，並依此來控制發動機整套啟動過程和各部分零件的溫度反應，同時改進扭矩和油門的反應靈敏度。

隨著科技的進步，渦輪增壓器已經變得部件更少、體積更小、轉速更高，空氣壓縮比更優。在歐洲，渦輪增壓器已經占到了50%，渦輪增壓發動機已經成為提高動力性能的主流方向。隨著新的耐高溫材料、新的平衡技術和微量潤滑油軸承系統及全新電子控制的使用，渦輪增壓器對於今後的汽車還同樣起著重要的作用。

工作原理

1、一般我們叫通俗了，都說渦輪增壓，實際上它的實現是通過渦輪增壓器來達到的。渦輪增壓器通俗地理解就是空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。

2、渦輪增壓器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。

3、當發動機轉速增快(當加速的時候)，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，這樣就可以增加發動機的輸出功率了。

4、在現有的技術條件下，渦輪增壓器是能使發動機在“工作效率不變”的情況下增加“輸出功率”的機械裝置。一般能使發動機增加輸出功率在10%到40%左右。那么可以推斷，如果使PassatB5/1.8的發動機，加了渦輪增壓器以後的“輸出功率”應該相當於2.3L排量發動機的輸出功率了。可想而知，這東西使讓發動機的工作效率不變，就那么大的機器，還讓人家多乾點活，加個渦輪增壓器來壓縮空氣，擴大進氣量，從而增大輸出功率，真有點電腦上CPU超頻的意思啊。想想人還是很聰明的，發動機體力不夠，想辦法硬讓它夠。

主要構造

一般人想像這樣的渦輪增壓技術可能十分複雜，其實不然，一個空氣壓縮機再複雜也是一個機械裝置。它是由渦輪室和增壓器組成，請注意他們的連結：

1、渦輪室進氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；

2、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。

3、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器就形成了，發動機就“超頻”了。

不足之處

在搞清楚渦輪增壓器的結構和它的基本工作原理之後，想到優點的同時，缺點一定是有的，魚和熊掌真的是不可兼得啊。渦輪增壓技術其中最明顯的就是“滯後回響”，即由於葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，即使經過改良後的反應時間也要1.7秒，使發動機延遲增加或減少輸出功率。這樣如果你急加速，就會感覺發動機使不上勁。但隨著技術的進步，渦輪延遲在一定程度上得到改善:例如採用兩個較小渦輪並聯來代替一個較大的渦輪，在效果基本相同時，減小了渦輪延遲。但渦輪延遲仍不可完全避免。

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套用。

使用注意

工作環境

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：

不能著車就走

尤其在冬季，發動機啟動後，最好讓其怠速運轉一段時間，以便在增壓器轉子高速運轉之前讓潤滑油充分潤滑軸承。千萬注意剛啟動後不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。可想而知，這個過程是一個潤滑的作用。

不要立即熄火

發動機長時間高速運轉後，比如跑完高速，要進入伺服器休息，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，增壓器渦輪部分的高溫傳到中間，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，因此，發動機熱機狀態下如果突然停機，會引起渦輪增壓器內滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。最好是怠速運轉3-5分鐘後在熄火。

由此可見，高速運轉後，怠速運轉3-5分鐘是為了渦輪增壓器降低溫度。

其它諸如保潔(拆卸時保潔)，潤滑，檢查各個管道的連線情況應該在例行檢查的時候多多注意，這些東西對一個普通的司機來講，可能複雜了一些，但保養的時候一定讓師傅多多給看看。

注意選擇機油

由於渦輪增壓器的作用，使進入燃燒室的空氣品質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、擠壓和剪下力的工作條件。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。

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。

系統工作

一，發動機排出的廢氣，推動渦輪排氣端的渦輪葉輪（Turbine Wheel）②，並使之旋轉。由此便能帶動與之相連的另一側的壓氣機葉輪(Turbine Wheel) ③也同時轉動。

二，壓氣機葉輪把空氣從進風口強制吸進，並經葉片的旋轉壓縮後，再進入管徑越來越小的壓縮通道作二次壓縮，這些經壓縮的空氣被注入汽缸內燃燒。

三，有的發動機設有中冷器，以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度，防止發動機產生爆震。

四，被壓縮（並被冷卻後）的空氣經進氣管進入汽缸，參與燃燒做功。

五，燃燒後的廢氣從排氣管排出，進入渦輪，再重複以上（一）的動作,

未來發展

未來全球渦輪增壓前景是非常可觀的

歐洲乘用車已經有了67%的滲透率，在歐洲我們有67%，在未來的2020年會實現85%的滲透率，美國在2009年滲透率是5%，但是通過和客戶的交流，了解到美國採用渦輪增壓技術非常積極，到2020年會有82%的滲透率，中國的發展趨勢也是類似。燃油經濟性是未來非常重要的話題，渦輪增壓是正確的方向，帶來燃油清潔性以及效率。

渦輪增壓技術支持中國未來的成長和發展

長張幻燈我們看到渦輪增壓不是新的技術，過去是增加新能的，未來我們是為了減量化，是讓引擎減量，但不會減少乘駕人的體驗，我們想通過更小尺寸引擎保持它的性能，這樣的話就可以使用更少的燃油，利用增壓能夠提高性能，減少排放，這就是霍尼韋爾在做的事情。

渦輪增壓技術中國的前景很好

小型或者微型增壓器，並且推出了突破性的增壓技術，在很多不同計畫中，正如我前面提的，我們在中國看到很多計畫，有很多方法可以提高內燃機的效率，通過使用渦輪增壓技術提高內燃機的效率。

渦輪增壓技術