【正文】 高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，與渦輪增壓相比，其低速增壓效果更好。但是，由于驅(qū)動(dòng)增壓器需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。優(yōu)點(diǎn):（1）發(fā)動(dòng)機(jī)重量和體積增加很少情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)不需作重大改變很容易提高功率20%50%。高增壓時(shí)功率提高甚至可大于100%。 （3）渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)海拔高度的變化有較高的適應(yīng)力，在高原地區(qū)工作時(shí)比非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降要少的多，故渦輪增壓除了用來提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，外還可用作高原發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)功率。 缺點(diǎn):（1）至今為止渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性以接近非增壓或機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，但仍有差異。 （3）對(duì)大氣溫度及排氣背壓比較敏感，故經(jīng)常在高背壓下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)不宜采用渦輪增壓。在成批量生產(chǎn)的渦輪增壓器中，已公開發(fā)表的最小葉輪直徑為34mm最小的質(zhì)量?jī)H為2kg，它可用于排量為150mL的7. 4Kw小型發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓，葉輪140mm以下的增壓器，壓氣機(jī)最高效率可達(dá) = , 增壓器總效率可達(dá) = 。經(jīng)過80多年的不斷發(fā)展，特別是20世紀(jì)90年代以來，由于CAD/CAM，電控、材料和制造技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的成果被大景用于增壓技術(shù)領(lǐng)域，從而出現(xiàn)多種增壓方式。由于廢氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而目前對(duì)提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能效果很好，當(dāng)1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約40%甚至更多。試驗(yàn)證明由于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒比較完全，排煙濃度降低，廢氣中CO和HC含量明顯減少，NO含量也大為改觀，對(duì)減少汽車排氣污染有利。而且在高原地區(qū)也可以恢復(fù)功率減少油耗。裝在柴油機(jī)上不存在什么大難題所以普及很廣，在重型柴油機(jī)上已經(jīng)達(dá)到了100%，而且目前已向小型柴油機(jī)迅速發(fā)展。國(guó)內(nèi)非常常見的國(guó)產(chǎn)的奧迪、帕薩特、。最早的汽油渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用在量產(chǎn)車型是在60年代。盡管渦輪增壓能給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來更強(qiáng)的動(dòng)力輸出，但是作為一臺(tái)民用汽車，流暢的動(dòng)力輸出也是非常重要的。除此之外，：1以下，來避免氣缸過熱。 渦輪遲滯會(huì)給普通民用車的日常行駛帶來很大麻煩：在低轉(zhuǎn)速時(shí)，渦輪增壓器沒有介入，同時(shí)廢氣仍然要驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，排氣沒有自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)順暢，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭力輸出比同等排量的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)還要弱。這種動(dòng)力的突然“陡增”不但損害了動(dòng)力輸出的平順性，讓開車和坐車的人感覺很不舒服，同時(shí)還會(huì)使車輛難以控制，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候產(chǎn)生的扭力的增加是非常大而且非常突然的，在路面濕滑的情況下甚至?xí)霈F(xiàn)車輪打滑，對(duì)于駕駛員的操作是很大的考驗(yàn)。它能減小發(fā)動(dòng)機(jī)5060度的進(jìn)氣溫度。于此同時(shí)，由于進(jìn)氣溫度的降低，緩解了氣缸過熱的問題，因此可以適當(dāng)?shù)奶岣甙l(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比，改善低轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力輸出。隨著材料和工藝的進(jìn)步，渦輪的重量被設(shè)計(jì)的越來越輕，運(yùn)動(dòng)慣性慣性也就越來越小。制造渦輪的材料主要分為不銹鋼和陶瓷兩種（其中陶瓷的性能更高）。其增壓值隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變而成比例改變（因?yàn)闇u輪的轉(zhuǎn)速取決于排氣的流速，因此與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)）。要解決這個(gè)辦法，就需要在進(jìn)氣壓力過大的時(shí)候，有一個(gè)卸壓的裝置，這種這裝置被稱作Waste gate。（3）在進(jìn)氣管上安裝卸壓閥門，是80年的增壓控制獲得的一個(gè)偉大進(jìn)步，它大大提高了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。之后出現(xiàn)了電子控制的卸壓系統(tǒng)，通過它可以自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)渦輪增壓器的工作壓力。在這套系統(tǒng)的幫助下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以獲得更加線性的動(dòng)力輸出。（4）雙渦輪增壓小直徑的渦輪增壓器擁有更輕的重量和更小的慣性，因此能有效的減小渦輪遲滯。與單渦輪增壓器相比，雙渦輪增壓有效減小了進(jìn)氣管的數(shù)量，減小了增壓器的體積，更重要的是它減小了渦輪遲滯。 雙渦輪增壓器可以分為兩種。這種渦輪增壓器通過小而輕的渦輪，可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)性。（5）低值增壓器（LPT）薩博是渦輪增壓技術(shù)的先行者，它是第一個(gè)大規(guī)模生產(chǎn)采用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的廠家。因?yàn)槭褂昧说驮鰤褐档男⌒蜏u輪。事實(shí)證明，此款發(fā)動(dòng)機(jī)擁有更好的扭力特性曲線，從而在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，比相同功率的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)擁有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性?？梢哉f，正是由于各種排放、噪聲法規(guī)的大量出臺(tái)和人們對(duì)渦輪增壓技術(shù)的更高要求，特別是渦輪增壓技術(shù)對(duì)高原發(fā)動(dòng)機(jī)的功率補(bǔ)償，車用渦輪增壓技術(shù)迎來了發(fā)展的黃金時(shí)期?？傮w來說，當(dāng)今的車用渦輪增壓技術(shù)主要具有以下5點(diǎn)特征：（1）小型化在發(fā)動(dòng)機(jī)重量及體積增加很少的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要做重大改變，即很容易提高功率20%50%。高增壓時(shí)，功率提高甚至可大于100%。（2）節(jié)能渦輪增壓器的原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)同軸的壓氣機(jī)工作，壓氣機(jī)對(duì)將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣進(jìn)行壓縮，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、機(jī)械效率和熱效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓后耗油率也可降低5%10%。如一臺(tái)1. 65 L排量的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的功率等于一臺(tái)3. 78 L排量的非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但增壓對(duì)汽油機(jī)和柴油機(jī)排放的影響是有區(qū)別的。而柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)本來就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1，增壓使柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)進(jìn)一步提高，對(duì)排放產(chǎn)生了明顯的影響。由于增壓柴油機(jī)能提高燃油經(jīng)濟(jì)性，因此有時(shí)可放棄部分燃油經(jīng)濟(jì)性的好處來?yè)Q取全面降低排放，同時(shí)也提高了充量溫度，縮短了滯燃期，降低了燃燒噪聲。（4）高原功率補(bǔ)償在高原條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)氣流量減少，降低了含氧量，使燃燒過程惡化，后燃現(xiàn)象加重，燃燒持續(xù)期延長(zhǎng)，冒煙加重。（5）渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)多種匹配方式為了最大限度地發(fā)揮渦輪增壓技術(shù)的潛力和不同目的的需求，人們研究出了多種渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配方案。此外，還有超高增壓系統(tǒng)掃氣旁通系統(tǒng)及諧振復(fù)合增壓系統(tǒng)等，這些在中、小功率車用柴油機(jī)上應(yīng)用不多。大中型柴油機(jī)多采用軸流式渦輪增壓器，而對(duì)于車用內(nèi)燃機(jī)則采用徑流式渦輪增壓器。圖31 徑流渦輪增壓器結(jié)構(gòu)圖 diagram of radial flow turbocharger離心式壓氣機(jī)主要由進(jìn)氣道工作輪擴(kuò)壓器3和出氣渦輪殼4組成。圖32 離心式壓氣機(jī)簡(jiǎn)圖 Simplified diagram of centrifugal pressor圖33 空氣在工作輪中流動(dòng)的速度三角形 Velocity triangle of air in the running wheel圖34 擴(kuò)壓器原理圖 Schematic diagram of diffuser在工作輪入口處，氣流的絕對(duì)速度是，由于工作輪繞軸旋轉(zhuǎn)，所以氣流將沿相對(duì)速度的方向流入工作輪葉片所形成的流道。當(dāng)空氣進(jìn)入工作輪上葉片組成的流道后，受離心力壓縮被甩向工作輪外緣，空氣從回轉(zhuǎn)的工作輪上獲得了能量，使壓力、溫度、特別是氣流速度均有較大增長(zhǎng)。擴(kuò)壓器為截面逐漸增大的流道，空氣流經(jīng)擴(kuò)壓器時(shí)，它所具有的動(dòng)能，大部分在這里轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑲饬鞯乃俣冉档?，而壓力溫度升高。無(wú)葉擴(kuò)壓器實(shí)際上是兩側(cè)壁形成的環(huán)形空間，高速氣流在此環(huán)形空間中沿對(duì)數(shù)螺線運(yùn)動(dòng)，氣流速度與圓周切線之間的夾角總是不變。為此在無(wú)葉擴(kuò)壓器外側(cè)設(shè)置葉片擴(kuò)壓器，這時(shí)空氣的流動(dòng)軌跡是由葉片所限制的。 蝸殼的作用為收集從擴(kuò)壓器流出的空氣，并繼續(xù)進(jìn)行空氣動(dòng)能向壓力能轉(zhuǎn)變的過程，并將這部分空氣輸向柴油機(jī)進(jìn)氣管。 壓氣機(jī)的絕熱效率是衡量壓氣機(jī)性能的基本指標(biāo)。即壓縮到同一壓力時(shí)，在理想壓氣機(jī)中壓縮空氣的絕熱壓縮功與在實(shí)際壓氣機(jī)中消耗的實(shí)際功之比。壓氣機(jī)的特性曲線是指在不同轉(zhuǎn)速下，壓氣機(jī)的壓力比及效率與空氣流量的關(guān)系由于壓氣機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，工況經(jīng)常變化，為了了解壓氣機(jī)在全部工作范圍內(nèi)氣流參數(shù)之間的關(guān)系，分析在各種工況下壓氣機(jī)運(yùn)行的完善程度，以及為了獲得增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間在全部工作范圍內(nèi)良好的匹配關(guān)系，研究壓氣機(jī)特性具有重要意義。可是當(dāng)流量進(jìn)一步減少到某一值后，壓氣機(jī)工作開始不穩(wěn)定，氣流發(fā)生強(qiáng)烈地脈動(dòng)，甚至引起整臺(tái)壓氣機(jī)劇烈振動(dòng)并發(fā)出粗暴的喘息聲，這種不穩(wěn)定的工況稱為喘振。從特性曲線的等效率曲線看，中間是高效率區(qū)，高效率區(qū)一般比較靠近喘振邊界線，沿高效率區(qū)向外，效率逐漸下降，特別在大流量及低壓比區(qū)，效率下降很多。最高轉(zhuǎn)速只能在某個(gè)允許的范圍內(nèi)。圖36 徑流式渦輪機(jī)簡(jiǎn)圖 Simplified diagram of radial flow turbine 徑流式渦輪機(jī)主要由進(jìn)氣渦輪殼噴嘴環(huán)工作輪3及出氣道4(如圖2 6)。根據(jù)增壓系統(tǒng)的要求，蝸殼可以有一個(gè)、兩個(gè)甚至更多的進(jìn)氣口。在噴嘴環(huán)上均勻地安裝了具有一定角度的許多葉片，這就使燃?xì)饨?jīng)過葉片間的通道后更具有方向性，使氣流更加均勻且有秩序地進(jìn)入渦輪機(jī)工作輪。工作輪或氣體的絕對(duì)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，這說明燃?xì)庠趪娮熘信蛎洬@得的動(dòng)能大。渦輪機(jī)效率 （32） 式中渦輪機(jī)軸上的有用功。 現(xiàn)在廢氣渦輪增壓器的渦輪效率為= . 在渦輪機(jī)作變工況運(yùn)行時(shí)，燃?xì)庠跍u輪機(jī)中流動(dòng)，隨著膨脹比增大，流量跟著增加，當(dāng)膨脹比增加到某一臨界值時(shí)，流量達(dá)到最大值，不在增加了，這就是渦輪機(jī)的阻塞現(xiàn)象。4汽油機(jī)增壓增壓技術(shù)首先在柴油機(jī)領(lǐng)域得到發(fā)展，目前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大中功率柴油機(jī)已全部采用增壓技術(shù)，中小型車用柴油機(jī)增壓也達(dá)80%。20世紀(jì)70年代末國(guó)外汽油