turbocharging

又稱：廢氣渦輪增壓

定義：利用發(fā)動機排氣中的廢氣能量推動渦輪機，然后再由渦輪機驅(qū)動壓氣機對新鮮充量進行壓縮來提高進氣充量密度的一種增壓方式。

學(xué)科：機械工程_動力機械_內(nèi)燃機_發(fā)動機設(shè)計和運行

相關(guān)名詞：葉輪 辛烷值 熱負荷 燃油經(jīng)濟性

圖片來源：視覺中國

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增壓是在發(fā)動機進氣過程中預(yù)先把空氣壓縮，然后再供入氣缸，以此提高進氣密度，增加進氣量的一項技術(shù)。進氣量增加可以相應(yīng)地增加循環(huán)噴油量，從而提高發(fā)動機的功率。同時，增壓不僅可以改善燃油經(jīng)濟性，而且也是控制排放的有效技術(shù)之一，因而被廣泛應(yīng)用。常見的增壓類型有機械增壓、廢氣渦輪增壓和氣波增壓等三種基本類型。實現(xiàn)進氣增壓的裝置為增壓器。

渦輪增壓器由離心式壓氣機、徑流式渦輪機以及中間體三部分組成，增壓器由兩個浮動軸承支撐在中間體內(nèi)。離心式壓氣機由進氣道、壓氣機葉輪、無葉式擴壓管及壓氣機蝸殼等組成。葉輪包括葉片和輪轂，并由增壓器軸帶動旋轉(zhuǎn)。

當壓氣機旋轉(zhuǎn)時，空氣經(jīng)進氣道進入壓氣機葉輪，并在離心力的作用下沿著壓氣機葉片之間形成的流道，從葉輪的中心流向周邊，然后進入葉片式擴壓管，使流速降低壓力升高。在擴壓管內(nèi)空氣的大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋?/p>

徑流式渦輪機是將發(fā)動機排氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置，由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼的進口與發(fā)動機排氣管相連，廢氣經(jīng)過蝸殼引導(dǎo)進入葉片式噴管，噴管由葉片構(gòu)成漸縮形流道，使排氣的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，推動葉輪旋轉(zhuǎn)。

渦輪機葉輪、壓氣機葉輪和密封套等零件都安裝在增壓器軸上，構(gòu)成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子以超過10×10⁴r/min，最高可達20×10⁴r/min的高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此對于轉(zhuǎn)子的平衡是非常重要的。

目前在轎車上廣泛采用廢氣渦輪增壓技術(shù)，但在汽油機上也存在以下困難：

1.汽油機增壓后爆震傾向增加，因此需要使用辛烷值含量較高的汽油，提高汽油抗爆性，如95號汽油等；

2.由于汽油機混合氣的過量空氣系數(shù)較小，燃燒溫度高，因此增壓后汽油機和渦輪增壓的熱負荷大；

3.車用汽油機工況變化頻繁，使用轉(zhuǎn)速和功率范圍較寬，致使渦輪增壓器與汽油機的匹配困難；

4.渦輪增壓汽油機的加速性較差。當節(jié)氣門突然開大要求混合氣量迅速增加時，增壓轉(zhuǎn)子的慣性會使增壓器加速遲緩，發(fā)動機進氣量的增加相對滯后一段時間。

因此對于使用廢氣渦輪增壓的汽車也存在維護成本高、動力輸出響應(yīng)遲滯、發(fā)動機熱負荷大等問題。

（延伸閱讀作者：吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院工程師 王雨蒙）

責(zé)任編輯：張鵬輝