強悍的根源渦輪增壓與機械增壓簡介

1、強悍的根源！渦輪增壓與機械增壓簡介    隨著社會生產(chǎn)力和科技的不斷進步，人們對于交通工具要求的不斷提高，如何能讓一臺小排量的發(fā)動機爆發(fā)出大排量的發(fā)動機的動力呢？增壓技術(shù)是最為行之有效的方法之一。我們目前在車用發(fā)動機上使用的進氣增壓技術(shù)，最早源于飛機高空飛行的需要，我們都知道一般發(fā)動機是利用氣缸活塞下移形成真空，吸入空氣而實現(xiàn)進氣的過程，這就是所謂的自然吸氣發(fā)動機。而自然吸氣方式因“被動”地實現(xiàn)進氣動作，所以在高空中由于空氣稀薄進氣效率不高，大大影響發(fā)動機的功能發(fā)揮。為提高發(fā)動機進氣效率，于是發(fā)明了增壓進氣技術(shù)。    渦輪增壓(Tu

2、rbochanger)與機械增壓(supercharger)是進氣增壓的兩種不同方式,主要的不同在于增壓器的驅(qū)動方式。最早的增壓器全部都是機械增壓，在剛發(fā)明時被稱超級增壓器(Supercharger)，后來渦輪增壓發(fā)明之后為了區(qū)別兩者。起初渦輪增壓器被稱為Turbo Supercharger，機械增壓則被稱為Mechanical Supercharger，久而久之，兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger了。德國人由于德語的關(guān)系把機械增壓叫做Kompressor，這就是為什么奔馳的1.8L機械增壓發(fā)動機叫做200K的原因，而且Kompressor這一德語詞匯還印在了

3、其他的裝有機械增壓器的德國車上。 渦輪增壓器(Turbochanger)的機構(gòu)與工作原理：渦輪風(fēng)扇在正常運轉(zhuǎn)時往往都達到上萬的轉(zhuǎn)速    渦輪增壓由發(fā)動機的排出的廢氣驅(qū)動。渦輪由兩部分組成，一是新鮮空氣增壓端（壓縮泵輪）、另一部分為廢氣驅(qū)動端（廢氣渦輪），兩端各有一個葉輪，在同一軸上的兩邊渦輪之間還有一個泄壓觸發(fā)器（Wastegate）設(shè)在廢氣渦輪那邊，當壓縮渦輪壓力過大，壓力便會推動觸發(fā)器將廢氣渦輪的閥門打開，降低氣壓，以防止增壓過度。大眾集團經(jīng)典的1.8T發(fā)動機所采用的渦輪增壓器渦輪輪軸的支承為軸套軸套里邊的軸承設(shè)計可以分為滾珠軸承和浮動軸承。渦輪增壓器葉輪的

4、旋轉(zhuǎn)動力來自于廢氣。廢氣帶動渦輪，在渦輪的另一邊，葉片壓縮空氣。渦輪增壓器殼體為鎳、鉻和硅合金材料，軸為鉻和鉬合金材料。更重要的是，渦輪增壓器是在高溫、高速條件下工作的，為保證其正常工作，在渦輪增壓器中通入了機油和冷卻液，以保證有效的潤滑和冷卻，改善工作條件。渦輪增壓器工作示意圖    發(fā)動機排出的具有高溫和一定的壓力的廢氣進入增壓器中，推動軸的葉輪以每分鐘高達數(shù)萬甚至幾十萬轉(zhuǎn)的高速度旋轉(zhuǎn)，怠速時，葉輪轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)/分，當全負荷時，葉輪轉(zhuǎn)速可超過135000轉(zhuǎn)/分，普通的軸承是無法承受如此高速而產(chǎn)生的高溫和磨損的，所以在渦輪增壓系統(tǒng)里邊機油的潤滑和冷卻作用至

5、關(guān)重要。柴油發(fā)動機也有不少裝配渦輪增壓系統(tǒng)的，而且柴油發(fā)動機的最大增壓值普遍比汽油發(fā)動機的最大值高。也正是為了渦輪增壓器良好的散熱需要，一般裝有渦輪增壓器的車輛要求熄火前怠速運行片刻。 渦輪發(fā)動機的代表車型：一汽大眾邁騰裝備的是2.0TSI發(fā)動機斯巴魯翼豹配備的是水平對置2.5T發(fā)動機寶馬750Li配備的是V8 Twin Turbo發(fā)動機寶馬7系上使用的并聯(lián)渦輪增壓器保時捷的VTG可變渦輪幾何葉片技術(shù) 渦輪增壓器的A/R值：     A/R值在改裝市場的渦輪增壓器銷售冊上常有標明，用以表達渦輪的特性，A是Area（面積）的意思，指的是葉片渦輪接受廢氣的側(cè)入口最窄處

6、的橫截面積，R是Radius（半徑），指的是A（橫截面積）的中心點與渦輪本體中心點的距離，面積與兩中心點距離的比值，就是A/R值。     A/R值越小，表示入口相對較小而渦輪葉片的起動慣性低，流速相對高，低轉(zhuǎn)反應(yīng)比較好，渦輪遲滯效應(yīng)不明顯。反之，A/R值越大入口較大，葉片慣性高，低轉(zhuǎn)反應(yīng)比較遲鈍，渦輪遲滯較明顯，但在高轉(zhuǎn)時表現(xiàn)則剛烈得多。簡單而言，較注重高轉(zhuǎn)功率輸出的渦輪，A/R值可以達到0.7左右，而注重低轉(zhuǎn)扭力輸出的渦輪，A/R值大約為0.2。保時捷的VTG可變渦輪幾何葉片技術(shù)則是通過改變渦輪的A/R值達到不同的渦輪特性。 機械增壓(supercharger

7、)的結(jié)構(gòu)與工作原理：    機械增壓器壓縮機的驅(qū)動力來自發(fā)動機曲軸，一般都是利用皮帶連接曲軸皮帶輪，間接將曲軸運轉(zhuǎn)的扭力帶動增壓器，達到增壓目的。依構(gòu)造不同，機械增壓會經(jīng)出現(xiàn)過許多種類，包括葉片式(Vane)、羅茲(Roots)、溫克爾(Wankle)等型式，而活塞運動最早也被認為是一種機械增壓，時至今日，則以羅茲增壓器最被廣泛使用，更是改裝的大熱門。羅茲增壓器有雙葉與三葉轉(zhuǎn)子兩種型式，目前以雙葉轉(zhuǎn)子較普遍，其構(gòu)造是在橢圓形的殼體中裝兩個繭形的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子之間保有極小的間隙而不直接相連，藉由螺旋齒輪連動，其中一個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動的皮帶輪連結(jié)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的皮帶輪上裝有電

8、磁離合器，在不需要增壓時即放開離合器以停止增壓,離合器則由計算機控制以達到省油的目的。機械增壓器結(jié)構(gòu)圖    機械增壓的優(yōu)點：除了在低轉(zhuǎn)速便可獲得增壓外，增壓的動力輸出也與曲軸轉(zhuǎn)速成一定的比例，即機械增壓發(fā)動機的油門反應(yīng)隨著轉(zhuǎn)速的提高，動力輸出隨之增強，因此機械增壓發(fā)動機的操作感覺與自然吸氣極為相似，卻能擁有較大的馬力與扭力。缺點在于始終是損耗了發(fā)動機本身的動力，在高轉(zhuǎn)時效率沒有Turbo高等。 機械增壓發(fā)動機的代表車型：裝備羅茲式機械增壓器的克爾維特ZR1奔馳E200K和C200K所使用的1.8L機械增壓發(fā)動機    所以大眾的GOLF 1.4TSI上就采用了TSI雙增壓技術(shù)，一臺發(fā)動機上同時裝備兩種增壓器，吸取兩種增壓方式的優(yōu)點，使得1.4的發(fā)動機能有2.0發(fā)動機的功率。簡單來講就是在發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時使用機械增壓器來增壓，提高油門響應(yīng)；高轉(zhuǎn)速時使用渦輪增壓，提高增壓效率，但制造比較復(fù)雜，成本較高。斯巴魯翼豹WRX STI的原廠中冷器    最后要說的是，無論那種增壓方式，增壓后的空氣都要送到中冷器（intercooler）去降溫（增壓等于對空氣做功，氣壓增加到1bar