帶你認(rèn)識增壓發(fā)動機(jī)(3)：渦輪增壓器

　　[太平洋汽車網(wǎng) 導(dǎo)購頻道]在上篇中，我們介紹了機(jī)械增壓這種古老的增壓形式。不過大家目前聽得最多的，當(dāng)然是渦輪增壓了。渦輪增壓現(xiàn)在風(fēng)頭正勁，歐美中級車已經(jīng)大規(guī)模使用并且向緊湊級車型延伸。關(guān)于渦輪增壓器，還是有很多有意思的話題的。

　　渦輪增壓器的來源

　　20世紀(jì)20年代，船舶開始配備渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)。第二次時間大戰(zhàn)期間，美國戰(zhàn)機(jī)也大量使用渦輪增壓，目的就是我們在第一篇提到的，解決戰(zhàn)機(jī)在高空吸入空氣量不足的問題，其中有不少都是“名機(jī)”：例如B-17空中堡壘、B - 24轟炸機(jī)、P - 38閃電和P - 47雷電這兩款戰(zhàn)斗機(jī)。

B-17空中堡壘

　　廢氣的能量

　　發(fā)動機(jī)在燃燒后的混合氣體叫做廢氣，不過這個廢氣其實(shí)其實(shí)還是蘊(yùn)藏很大能量的。正常發(fā)動全負(fù)荷工作時的排氣溫度大概在750-900攝氏度。排氣壓力視乎發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)而定，但往往具有數(shù)倍的的大氣壓力值。這些廢氣在排氣門打開的瞬間，流速可以達(dá)到500-700m/s，這個動能是相當(dāng)大的，不利用可就浪費(fèi)了。

　　渦輪增壓器 原理很簡單 工藝極復(fù)雜

　　由于廢氣具備的能量依然很大，不用可就浪費(fèi)了。因此工程師想到了利用廢氣的動能，就好比水電站利用水的沖擊力一樣，利用廢氣推動增壓器產(chǎn)生增壓效果，因而得名廢氣渦輪增壓。 

　　渦輪增壓器的核心部件就是渦輪和壓氣機(jī)葉輪，這兩者是通過轉(zhuǎn)軸連接在一塊的。渦輪增壓器的工作很簡單，高壓廢氣沖擊渦輪使其高速旋轉(zhuǎn)，同時也就帶動了葉輪高速轉(zhuǎn)動,葉輪就能高速壓縮空氣了。這個轉(zhuǎn)速非常高，現(xiàn)在車用渦輪增壓的轉(zhuǎn)速在12-20萬轉(zhuǎn)之間。

　　渦輪的作用是將廢氣的動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)軸的高速旋轉(zhuǎn)，葉輪的作用是對空氣進(jìn)行壓縮，因此兩者的形狀是完全不同的的，氣流的運(yùn)動方向也完全不一致。由于渦輪承受的是發(fā)動機(jī)高溫高壓的廢氣，所以對材料的要求極高。

　　渦輪增壓器的優(yōu)勢

　　渦輪增壓器的動力來源于高溫高壓廢氣，因此不會額外消耗發(fā)動機(jī)自身功率，這和機(jī)械增壓器會消耗發(fā)動機(jī)7%功率的情況是完全不一樣的。此外，渦輪增壓器直接連接在排氣管上，結(jié)構(gòu)緊湊。

　　“壓力越大，動力越大”這是渦輪增壓的真實(shí)寫照。上篇我們提到過的機(jī)械增壓器增壓值一般在0.5bar以下（以后數(shù)據(jù)都以bar為單位），并且隨著轉(zhuǎn)速的提升消耗發(fā)動機(jī)的功率也越多。但渦輪增壓完全沒有這樣的缺點(diǎn)，反而會因?yàn)檗D(zhuǎn)速的上升而更具威力。因?yàn)殡S著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，排氣壓力也會越來越大，沖擊渦輪的力量也更大，整個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將會快速上升，壓氣葉輪也能高速轉(zhuǎn)動起來。

　　渦輪增壓則很容易超過1bar的增壓值，例如高爾夫R能達(dá)到1.3。不少改裝車經(jīng)過缸體強(qiáng)化和電腦調(diào)教之后也能夠輕易實(shí)現(xiàn)1.5的高增壓值，例如十代翼豹STI原廠增壓值0.9，調(diào)整發(fā)動機(jī)電腦后能夠輕易達(dá)到1.5。不過我們一般購買的家用非性能車，例如家用的高爾夫1.4T，君威2.0T，增壓值都遠(yuǎn)低于1，一般在0.3-0.5之間，這樣可以平衡性能、油耗和發(fā)動機(jī)的壽命。從中看出，渦輪增壓比機(jī)械增壓的增壓值高得多，相應(yīng)而獲得的發(fā)動機(jī)功率提升也更大。