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渦輪增壓
turbocharging
又稱：廢氣渦輪增壓
定義：利用發(fā)動機(jī)排氣中的廢氣能量推動渦輪機(jī)，然后再由渦輪機(jī)驅(qū)動壓氣機(jī)對新鮮充量進(jìn)行壓縮來提高進(jìn)氣充量密度的一種增壓方式。
學(xué)科：機(jī)械工程_動力機(jī)械_內(nèi)燃機(jī)_發(fā)動機(jī)設(shè)計和運(yùn)行
相關(guān)名詞：葉輪 辛烷值 熱負(fù)荷 燃油經(jīng)濟(jì)性
圖片來源：視覺中國
【延伸閱讀】
增壓是在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣過程中預(yù)先把空氣壓縮，然后再供入氣缸，以此提高進(jìn)氣密度，增加進(jìn)氣量的一項技術(shù)。進(jìn)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(jī)的功率。同時，增壓不僅可以改善燃油經(jīng)濟(jì)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(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓和氣波增壓等三種基本類型。實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣增壓的裝置為增壓器。
渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)、徑流式渦輪機(jī)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(jī)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)葉輪、無葉式擴(kuò)壓管及壓氣機(jī)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(dāng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)時，空氣經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪，并在離心力的作用下沿著壓氣機(jī)葉片之間形成的流道，從葉輪的中心流向周邊，然后進(jìn)入葉片式擴(kuò)壓管，使流速降低壓力升高。在擴(kuò)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(jī)是將發(fā)動機(jī)排氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼的進(jìn)口與發(fā)動機(jī)排氣管相連，廢氣經(jīng)過蝸殼引導(dǎo)進(jìn)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(jī)葉輪、壓氣機(jī)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(dá)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(jī)上也存在以下困難：
1.汽油機(jī)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(jī)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(jī)和渦輪增壓的熱負(fù)荷大；
3.車用汽油機(jī)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(jī)的匹配困難；
4.渦輪增壓汽油機(jī)的加速性較差。當(dāng)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(jī)進(jìn)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(hù)成本高、動力輸出響應(yīng)遲滯、發(fā)動機(jī)熱負(fù)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
