作者：Karim Nice & 克里斯汀·霍爾-蓋斯勒

　　渦輪增壓器可以在不增加任何重量的情況下增加汽車的馬力。但是他們是怎么做到的呢? 伊羅斯拉夫·涅柳博夫/快門

　　幾十年來，渦輪增壓器因其增壓能力而備受推崇 馬力，這使它們在賽車或 高性能跑車.但現(xiàn)代渦輪增壓器還可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和馬力，使較小的發(fā)動機(jī)更高效，并且仍然能夠達(dá)到高速公路速度。

　　但是，渦輪增壓器如何提高發(fā)動機(jī)的功率輸出及其效率呢?

　　渦輪增壓器是一種 強(qiáng)制感應(yīng)系統(tǒng) 壓縮流入汽車的空氣 發(fā)動機(jī).壓縮空氣的優(yōu)點(diǎn)是可以讓發(fā)動機(jī)將更多的空氣擠入氣缸中，更多的空氣意味著可以添加更多的燃料。因此，您可以從每個氣缸的每次爆炸中獲得更大的功率。

　　渦輪增壓發(fā)動機(jī)比沒有充電的相同尺寸發(fā)動機(jī)產(chǎn)生更大的動力。這可以顯著提高發(fā)動機(jī)的功率重量比。這也意味著 更小的發(fā)動機(jī) 可以更有效地產(chǎn)生更高的馬力，這意味著在加油站的?？看螖?shù)更少。

　　為了實(shí)現(xiàn)這種增壓，渦輪增壓器利用發(fā)動機(jī)的廢氣流來旋轉(zhuǎn) 渦輪，這反過來又旋轉(zhuǎn) 氣泵.渦輪增壓器中的渦輪機(jī)通常以速度旋轉(zhuǎn) 80，000 到 200，000 之間 每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) (rpm) — 這比大多數(shù)汽車發(fā)動機(jī)的速度快 30 倍。由于它連接到排氣裝置，渦輪機(jī)也在非常高的溫度下運(yùn)行。

　　渦輪增壓器和發(fā)動機(jī)

　　在汽車發(fā)動機(jī)上添加渦輪增壓器可以通過允許它燃燒更多的燃料和空氣來增加其馬力。 吉他工作室/快門

　　從發(fā)動機(jī)中獲得更多動力的最可靠方法之一是增加它可以燃燒的空氣和燃料量。一種方法是添加圓柱體或使當(dāng)前圓柱體更大。有時這些更改可能不可行;渦輪增壓器可以是一種更簡單、更緊湊的動力增加方式，特別是對于售后配件。

　　渦輪增壓器允許發(fā)動機(jī)燃燒更多 燃料 和空氣通過將更多包裝到現(xiàn)有氣缸中。渦輪增壓器提供的典型增壓為每平方英寸 6 至 8 磅 (psi)。由于海平面的正常大氣壓為 14.7 psi，您可以看到進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣增加了約 50%。因此，您會期望獲得 50% 以上的功率。它不是完全有效的，所以你可能會得到 一個 提高 30% 到 40% 相反.

　　效率低下的一個原因是渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的功率不是免費(fèi)的。在排氣流中安裝渦輪機(jī)會增加排氣中的限制。這意味著在排氣沖程上，發(fā)動機(jī)必須頂著更高的背壓。這會從同時點(diǎn)火的氣缸中減去一點(diǎn)動力。

　　渦輪增壓器設(shè)計

　　渦輪增壓器用螺栓固定在 排氣歧管 的引擎。來自氣缸的廢氣旋轉(zhuǎn) 渦輪，其工作原理類似于 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī).渦輪機(jī)通過軸連接到 壓縮機(jī)，位于空氣濾清器和進(jìn)氣歧管之間。壓縮機(jī)對進(jìn)入活塞的空氣加壓。

　　氣缸的廢氣通過 渦輪葉片，導(dǎo)致渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。通過葉片的廢氣越多，它們旋轉(zhuǎn)的速度就越快。

　　在渦輪機(jī)所連接的軸的另一端， 壓縮機(jī) 將空氣泵入氣缸。壓縮機(jī)是一種離心泵——它從葉片中心吸入空氣，并在旋轉(zhuǎn)時向外甩出空氣。

　　該動畫顯示了空氣如何流經(jīng)排氣歧管、進(jìn)入渦輪機(jī)、通過排氣輪和軸、通過壓縮機(jī)部分進(jìn)入進(jìn)氣歧管以及通過渦輪殼體流出。

　　泰魯拉/維基媒體

　　為了處理高達(dá) 200，000 rpm 的速度，必須非常小心地支撐渦輪軸。大多數(shù)軸承在這樣的速度下會爆炸，因此大多數(shù)渦輪增壓器使用 流體或流體動壓軸承.這種類型的軸承在一層薄薄的油上支撐軸，該油層不斷在軸周圍泵送。這有兩個目的：它冷卻軸和其他一些渦輪增壓器部件，并允許軸在沒有太大摩擦的情況下旋轉(zhuǎn)。

　　但是你可以有太多的提升。由于空氣在渦輪增壓器的壓力下被泵入氣缸，然后被活塞進(jìn)一步壓縮，因此存在更大的危險 敲. 敲 這是因為當(dāng)你壓縮空氣時，空氣的溫度會增加。溫度可能會升高到足以在火花塞點(diǎn)燃之前點(diǎn)燃燃料。配備渦輪增壓器的汽車通常需要在更高的轉(zhuǎn)速下行駛 辛烷 燃料以避免爆震。如果增壓壓力真的很高，可能必須降低發(fā)動機(jī)的壓縮比以避免爆震。

　　渦輪增壓系統(tǒng)也可以使用 中間 在渦輪增壓器和氣缸之間。這樣可以在空氣到達(dá)燃燒室之前冷卻空氣，從而減少爆震的可能性。

　　為發(fā)動機(jī)設(shè)計渦輪增壓器涉及許多權(quán)衡。在下一節(jié)中，我們將介紹其中的一些折衷方案，并了解它們?nèi)绾斡绊懶阅堋?/span>

　　渦輪增壓器零件

　　渦輪增壓器利用發(fā)動機(jī)的廢氣流來旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)，就像這個渦輪機(jī)一樣，渦輪機(jī)反過來旋轉(zhuǎn)氣泵。 蒙蒂樂森/蓋蒂圖片社

　　渦輪增壓器的主要問題之一是，當(dāng)您踩下油門時，它們不會立即提供動力提升。在產(chǎn)生增壓之前，渦輪機(jī)需要一秒鐘才能達(dá)到速度。當(dāng)您踩下油門時，這會導(dǎo)致滯后感，然后在渦輪增壓器移動時汽車向前弓步。

　　大多數(shù)汽車渦輪增壓器都有一個 廢氣旁通閥，這允許使用較小的渦輪增壓器來減少滯后，同時防止其在高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)過快。這 廢氣旁通閥 是允許排氣繞過渦輪葉片的閥門。廢氣旁通閥感應(yīng)增壓壓力。如果壓力過高，則可能表明渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)太快，因此廢氣旁通閥繞過渦輪機(jī)葉片周圍的一些廢氣，從而使葉片減速。

　　一些渦輪增壓器使用 滾珠軸承 而不是支撐渦輪軸的流體軸承。但這些不是你的?？?滾珠軸承.他們是 超精密軸承 由先進(jìn)材料制成，可處理渦輪增壓器的速度和溫度。它們允許渦輪軸以比大多數(shù)渦輪增壓器中使用的流體軸承更少的摩擦旋轉(zhuǎn)。它們還允許使用稍小、更輕的軸。這有助于渦輪增壓器更快地加速，進(jìn)一步減少渦輪遲滯。

　　使用兩個渦輪增壓器和更多渦輪增壓部件

　　某些引擎使用 兩個渦輪增壓器 不同大小。較小的一個可以非常快速地加速，減少滯后，而較大的一個則以更高的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速接管以提供更多的動力。

　　當(dāng)空氣被壓縮時，它會升溫;當(dāng)空氣加熱時，它會膨脹。因此，渦輪增壓器增加的一些壓力是在空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)之前加熱空氣的結(jié)果。為了增加發(fā)動機(jī)的功率，目標(biāo)是讓更多的空氣分子進(jìn)入氣缸，不一定是更多的氣壓。

　　一 中間 或 增壓空氣冷卻器 是一個看起來像散熱器的附加組件，除了空氣通過中冷器的內(nèi)部和外部。進(jìn)氣通過冷卻器內(nèi)部的密封通道，而來自外部的較冷空氣則通過發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇吹過翅片。

　　中冷器通過在壓縮機(jī)進(jìn)入發(fā)動機(jī)之前冷卻從壓縮機(jī)出來的加壓空氣來進(jìn)一步增加發(fā)動機(jī)的功率。這意味著，如果渦輪增壓器以 7 psi 的增壓運(yùn)行，中冷系統(tǒng)將輸入 7 psi 的冷空氣，該空氣比溫暖的空氣更稠密，含有更多的空氣分子。

　　渦輪增壓器還有助于 高空，其中空氣密度較低。普通發(fā)動機(jī)在高海拔地區(qū)會經(jīng)歷功率降低，因為對于活塞的每個沖程，發(fā)動機(jī)將獲得較小的空氣質(zhì)量。渦輪增壓發(fā)動機(jī)也可能降低功率，但降低不會那么顯著，因為 渦輪增壓的空氣壓縮能力 將抵消稀薄空氣的大部分影響。

　　當(dāng)今汽車中的燃油噴射系統(tǒng)依靠排氣中的氧傳感器來確定空燃比是否正確，因此如果添加渦輪增壓器，它們將自動增加燃油流量。如果將增壓過多的渦輪增壓器添加到燃油噴射汽車中，系統(tǒng)可能無法提供足夠的燃料。要么編程到控制器中的軟件不允許它，要么泵和噴油器無法提供它。在這種情況下，必須進(jìn)行其他修改才能從渦輪增壓器中獲得最大收益。

　　渦輪增壓器常見問題

　　渦輪增壓器和增壓器有什么區(qū)別?

　　增壓器往往由曲軸的動力驅(qū)動，而渦輪增壓器是一種由排氣流中的渦輪機(jī)驅(qū)動的增壓器。

　　渦輪增壓器增加多少馬力?

　　渦輪增壓器可以將發(fā)動機(jī)的馬力提高 30% 到 40% 或大約 70 到 150 馬力。

　　渦輪增壓器對您的發(fā)動機(jī)有害嗎?

　　渦輪增壓器增加了爆震的危險，因為當(dāng)您壓縮空氣時，溫度會升高，如果您不降低壓縮比，這可能會損壞發(fā)動機(jī)。

　　什么是最好的渦輪增壓器品牌?

　　最好自己做研究或訪問您附近的車庫討論您的選擇。

　　渦輪增壓器的價格是多少?

　　渦輪增壓器的價格與車輛的品牌和型號密切相關(guān)，小型汽車的成本通常低于大型卡車。然而，在售后渦輪增壓器上花費(fèi) 1，500 至 7，500 美元是正常的，部分原因是這個復(fù)雜的過程只能由專業(yè)人士完成，因此增加了勞動力成本。