涡轮增压的原理是什么?
2023-05-18
更新时间:2023-05-18 13:18:20 作者:知道百科
>1. 涡轮[涡轮(Turbo),是在汽车或飞机的引擎中的风扇,通过利用废气(exhaust gases)把燃料蒸汽(fuel vapour )吹入引擎,以提高引擎的性能。]增压[增压就是提升空气压力。]的祥解
涡轮增压原理
了解涡轮增压器[增压器,活塞式航空发动机借以增加气缸进气压力的装置。]在极端工作条件下如何增加发动机[发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。]的动力输出。同时我们也将了解“废气泄放阀”、陶瓷涡轮叶片以及滚珠轴承如何帮助涡轮增压器提高性能。
涡轮增压器是一种强制引导系统。 它对流入发动机的空气进行压缩(有关普通发动机中气流的介绍,请参考汽车发动机工作原理)。压缩空气[压缩空气,即被外力压缩的空气。]可以使发动机能够将更多的空气压到气缸里,而更多空气就意味着能向气缸内注入更多的燃料。因此,每个气缸的燃烧冲程就能产生更多动力。 涡轮增压发动机产生的动力要比相同普通发动机大得多。这样就可显著提高发动机的动力重量比(有关详细信息,请参考马力及其应用)。
为了获得这种性能上的提升,涡轮增压器使用发动机排出的废气带动涡轮旋转,而涡轮则带动气泵旋转。涡轮在涡轮机中的最高转速为每分钟150,000转——这相当于大多数汽车发动机转速的30倍。同时由于与排气管相连,涡轮的温度通常非常高。
涡轮增压器基础知识
增加发动机所能燃烧的燃料和空气是提升发动机动力最可靠的方法之一。 增加燃料和空气的方法之一是增加气缸数或增大气缸容积。有时这些方法并不可行。这时使用涡轮将是增加动力更简便、有效的方法,尤其在购买后自行改装时更是如此。
涡轮增压,是一种利用内燃机(Internal Combustion Engine)运作所产生的废气驱动空气压缩机[空气压缩机是一种用以压缩气体的设备。](Air-compressor)的技术。
与超级增压器(机械增压器, Super-Charger)功能相若,两者都可增加进入内燃机或锅炉的空气流量,从而令机器效率提升。常见用于汽车引擎中,透过利用排出废气的热量及流量,涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。
增压目的 涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。
这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L发动机的水平,但是耗油量却比1.8发动机并不高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。
负面影响 不过在经过了增压之后,发动机在工作时候的压力和温度都大大升高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能都会受到影响,这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。 增压原理 最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的,这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面,发动机就能够获得更大的功率。
众所周知,发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率[“输出功率” (nominal power),也叫做“标称输出功率”(nominal output power)。]只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂,其实并不复杂,涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口[进气口,空气管道或类似结构的开口,它利用飞机向前运动而搜集空气,引导到发动机或通风机里去。]与发动机排气歧管相连,排气口则接在排气管上。
然后增压器的进气口与空气滤清器[滤清器,是指通过滤纸起过滤杂质或者气体的作用的配件。]管道相连,排气口接在进气歧管上,最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好,你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。
我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。
优缺点 诚然,涡轮增压的确能够提升发动机的动力,不过它的缺点也有不少,其中最明显的就是动力输出反应滞后。我们看看前面有关涡轮增压的工作原理就知道了,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,也就是说从你大脚踩油门加大马力,到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差,而且这个时间还不短。
一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。如果你要突然加速的话,瞬间会有提不上速度的感觉。
随着技术的进步,虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进,但是由于设计原理问题,因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定差异的。譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车,在实际的行驶之中,加速肯定不如2.4L的,但是只要度过了那段等待期,1.8T的动力同样会窜上来,因此如果你追求驾驶的感觉的话,涡轮增压引擎并不适合你,如果你是跑高速之类的,涡轮增压才显得特别有用。
如果你的爱车经常在城市内行驶,那么有必要考虑需要什么样的涡轮增压,因为涡轮并不是随时都在启动的。对于那些启动转速高的涡轮增压发动机,就拿斯巴鲁(富士)翼豹的涡轮增压来说,它的启动是在3500转左右,5挡能够上到3500转估计速度都破120了,除非你故意停留在低档位,否则不超过120公里的时速翼豹的涡轮增压根本无法启动。
这时那些低转速启动的涡轮增压发动机更为合适,例如大众的1.4Tsi/1.8Tsi发动机,在1750甚至1500转的时候涡轮增就介入了,即使在2000~3000换档,也能保证换档前后转速保持在燃油应用效率更高的涡轮增压区域。 此外涡轮增压还有维护保养方面的问题,就拿宝来的1.8T来说,6万公里左右就要更换涡轮了,虽然次数不算多,毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费,这个对经济环境还不是特别好的车主来说特别值得注意。
一、概述
应用涡轮增压技术来提升发动机的功率,已经有30多年的历史了,1998年以后,国内的汽车制造厂也开始使用Turbo技术。尤其是南、北大众出的汽车,比如AudiA6/1.8t, Bora1.8T,PasstB5/1.8T逐渐多了起来,而且也比较好卖。加速性能确实很爽,比如PassatB5/1.8T,只有10秒多指针就到100公里了.
二、主要工作原理
1、一般我们叫通俗了,都说涡轮增压,实际上它的实现是通过涡轮增压器来达到的。涡轮增压器通俗地理解就是空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。
2、涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。
3、当发动机转速增快(当加速的时候),废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,这样就可以增加发动机的输出功率了。
4、在现有的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在“工作效率不变”的情况下增加“输出功率”的机械装置。一般能使发动机增加输出功率在10%到40%左右。那么可以推断,如果使PassatB5/1.8的发动机,加了涡轮增压器以后的“输出功率”应该相当于2.3L排量发动机的输出功率了。可想而知,这东西使让发动机的工作效率不变,就那么大的机器,还让人家多干点活,加个涡轮增压器来压缩空气,扩大进气量,从而增大输出功率,真有点电脑上CPU超频的意思啊。想想还是人还是很聪明的,发动机体力不够,想办法硬让它够,呵呵。
三、涡轮增压器的构造
一般人想象这样的涡轮增压技术可能十分复杂,其实不然,一个空气压缩机再复杂也是一个机械装置。它是由涡轮室和增压器组成,请注意他们的链接:
1、涡轮室进气口与排气歧管相连,排气口接在排气管上;
2、增压器进气口与空气滤清器管道相连,排气口接在进气歧管上。
3、涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内,二者同轴刚性联接。
这样,一个整体的涡轮增压器就形成了,发动机就“超频”了。
四、不足的地方
在你搞清楚涡轮增压器的结构和它的基本工作原理之后,想到优点的同时,缺点一定是有的,鱼和熊掌真的是不可兼得啊。 涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”,即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率。这样如果你急加速,就会感觉发动机使不上劲。
五、涡轮增压器使用需要注意的地方
涡轮增压器再怎么先进,它还是一套机械装置,由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600℃左右,增压器转子以832-1040r/min 的高速旋转,因此为了保证增压器的正常工作,作为一般机械常识不是特别多的司机,使用中应注意以下非常非常的两点:
1、不能着车就走
尤其在冬季,发动机启动后,最好让其怠速运转一段时间,以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。千万注意刚启动后不能猛轰油门,以防损坏增压器油封。
可想而知,这个过程是一个润滑的作用
2、不要立即熄火
发动机长时间高速运转后,比如跑完高速,要进入服务器休息,不能立即熄火。原因是发动机工作时,有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后,机油压力迅速下降为零,增压器涡轮部分的高温传到中间,轴承支承壳内的热量不能迅速带走,而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转,因此,发动机热机状态下如果突然停机,会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。最好是怠速运转3-5分钟后在熄火。
由此可见,高速运转后,怠速运转3-5分钟是为了涡轮增压器降低温度。
其它诸如保洁(拆卸时保洁),润滑,检查各个管道的连接情况应该在例行检查的时候多多注意,这些东西对一个普通的司机来讲,可能复杂了一些,但保养的时候一定让师傅多多给看看。
1楼讲的似乎挺对,但其实它对车用涡轮增压器还是一知半解。
当然,像1.4T这种小排量的涡轮增压发动机,因为涡轮迟滞的原因,起步瞬间确实会比1.6的肉些,如果换做是1.6T或2.0T甚至以上级别,那起步根本不会有太大的影响。
实际上,涡轮增压器在一起步的时候就已经介入了,不过不能发出最大扭矩值而已,而不是像一楼所说,非得要到一定转速才介入。大众的1.4T发动机要到1800转左右才会输出最大扭矩,但并不是说,到1800转左右,涡轮增压器才会工作,这首先是要弄清楚的。
大部分的涡轮增压发动机的确有涡轮迟滞的问题,但现在很多增压发动机已经基本解决了这个问题。例如大众的1.4T双增压发动机、萨博的2.3T涡轮增压发动机、奥迪的3.0T机械增压发动机、宝马的3.0T涡轮增压发动机等等。特别是后两种涡轮增压发动机,它们在起步就可以输出最大扭矩,涡轮迟滞问题在它们身上基本是不存在的。
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再说说楼主您的情况,我觉得如果您真得很少上高速,而在市区也只是50-60的话,那我建议买1.6就足够了,毕竟1.4T涡轮增压车型比1.6的要贵。虽然现在涡轮增压器寿命已经可以做到与车同寿了,但保养费还是要贵上一点,不过,并没有1楼说的那么夸张,要一大截。最多也就多个一两百,不信您去4S店问问。
但1.6不会带给您**,它给你的感觉会一成不变,不像涡轮增压发动机,它可以温柔,也可以粗暴。当您有机会想要放纵下的时候,涡轮增压发动机会带给您那推背感的乐趣,同时,油耗也非常低,这就是涡轮增压发动机的优势所在。由于国外的排量限制越来越严格,现在宝马也要让新款车型全部换上涡轮增压发动机,因为小排量、环保、大扭矩、高效动力,都是涡轮增压发动机的优点所在。
在这个追求效率的时代,涡轮增压已经成为高效、科技的象征。
大众率先在中国市场推出了TSI技术,并先后推出了1.4T、1.8T、2.0T三款发动机,接着通用的Turbo技术也被引入中国,被应用在了新君威[综述图片论坛]、新君越[综述图片论坛]、英朗等车型上。与自然吸气引擎相比,涡轮增压引擎拥有更强的动力。先进的涡轮增压发动机技术,通过提高进入燃烧室的空气质量让汽油燃烧更加充分,从而提高输出功率。但是涡轮增压发动机在提高输出功率的同时,工作中产生的最高爆发压力和平均温度也大幅度提高。因此,涡轮增压发动机在维护保养上对车主也提出了更高的要求。究竟涡轮增压发动机应该如何保养和使用呢?本期“爱车114”栏目特意为大家准备了Turbo、TSI车型的保养秘笈,为车主献上贴心关怀。
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