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【SPT改装课堂】涡轮增压

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发动机是汽车的心脏,如何让这颗心脏更加强劲有力一直是车厂和改装车迷们竞相追逐的目标。为了提高发动机的动力输出工程师想出了很多办法,包括之前汽车最新科技系列介绍过的燃油直喷发动机,这里我们来说一说汽车工程师的另一杰作--涡轮增压发动机。
无论是赛车场或是改装车间,增压器都是我们经常接触的字眼,它们仿佛是支兴奋针剂,一提起就令人热血沸腾。但大部分车友对“增压”也只是知晓而谈不上精通。下面我们将对增压器进行一些深入的讲解,或许能对您今后的选车或改装提供一些参考。


1楼2014-02-26 12:11回复
    增压发动机的基本工作原理
      简单来说,发动机在工作时要将燃料与空气送入引擎内燃烧爆炸才能产生动力。一般的引擎是利用汽缸内产生的负压,将外部空气吸入,称之为自然进气引擎。但是由于油气混合气的量会受到吸入气缸内空气量的影响,发动机的最大输出功率也会因此受到一定程度的限制。如果想要再增大输出功率就只能依靠提高发动机进气量和进气效率,发动机增压技术通过压缩更多的空气进入气缸来增加油气混合气的量,从而使发动机在尺寸不变的条件下而产生更大的功率。按增压类型来分增压发动机可以分为以下这么几个种类。


    2楼2014-02-26 12:11
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      涡轮增压(Turbo Charge)
        我们平时最常见的增压方式就是涡轮增压装置了,增压器与发动机无任何机械联系,实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它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,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与祸轮转速也同步增快,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,相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言,加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。


      3楼2014-02-26 12:11
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        但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方,那就是泵轮和涡轮由一根轴相连,也就是转子,发动机排出的废气驱动泵轮,泵轮带动涡轮旋转,涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧,所以增压器的工作温度很高,而且增压器在工作时转子的转速非常高,可达到每分钟十几万转,如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作,因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承,由机油来进行润滑,还有冷却液为增压器进行冷却。因此相比普通自然吸气发动机技术难度较大,价格和维护保养的费用也相应要高一些。


        4楼2014-02-26 12:12
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            说道涡轮增压发动机不得不提起萨博,制造飞机出身的萨博,是世界上第一个将涡轮增压发动机运用在民用汽车上的厂商,可以被称为民用“T车”的鼻祖。能够让萨博9-3如飞机一样实现“贴地飞行”的正是萨博2.0T系列发动机。
          废气涡轮增压的今生前世
          事实上,发动机增压技术首先来自于德国人的创意,1880年德国人开始着手研究发动机增压技术,并在一战期间应用于飞机上,当时采用的是机械式增压器,这项技术的发明使得当时的航空发动机能够尽可能的轻量化。1909年瑞典人Alfred Buchi博士提出采用废气涡轮增压,但在当时这一概念并不被多数人所接受。1911年苏而寿(Sulzer)兄弟公司在瑞典的Winterthur成立,Alfred Buchi成为该公司的总工程师。


          5楼2014-02-26 12:12
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            直至1917年,这种废气涡轮增压器开始获得实用。此后又逐渐出现了上面提到的复合式增压器、惯性增压器以及气波式增压器和冲压式增压器。
            1925年,两艘德国船只上首次成功应用了 2000 马力的涡轮增压柴油机,这也促使Buchi博士的废气涡轮增压器很快在欧洲、美国和日本获得了生产权。从20世纪30年代开始,轴流式涡轮增压器被大量运用到船只、有轨机动车及固定式机器。二战期间美军也将这种废气涡轮增压器应用于作战飞机。
            虽然发动机增压技术的应用能够在不改变发动机工作容积的情况下提高发动机功率及扭矩,并降低油耗及排放,但由于当时的技术条件所限,增压技术应用于汽车领域一直未获得更大的进展。


            6楼2014-02-26 12:12
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              真正使得废气涡轮增压技术发展并逐渐成熟的是美国人。20世纪40年代后期,航空燃气轮机的出现引起了材料技术与设计方面的重大革新。这对涡轮增压的发展产生了意义深远的影响,其中包括耐热材料的发展、开发高温材料的精密铸件技术等,这引发了径流涡轮机的研究,以及径流涡轮增压在小型车用柴油机上的应用。而滑动轴承的发明,也成为废气涡轮增压技术进一步发展的基础,借助滑动轴承,目前的废气涡轮增压器转速普遍能够达到150000-170000rpm,这样高的转速是传统的滚珠轴承所无法达到的。


              7楼2014-02-26 12:12
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                接下来的20世纪50年代,康明斯、沃尔沃和斯堪尼亚等主要的发动机制造商开始研究在卡车上运用废气涡轮增压器技术,这些增压器由Elliot和Eberspacher提供。最初,因增压器自身体积过大,这些早期的设计并未成功。后来,德国工程师Kurt Beirer设计出了一台结构紧凑的废气涡轮增压器。该专利被Indianapolis的Schwitzer认购。


                8楼2014-02-26 12:12
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                   双涡轮增压是针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,增加一只低速涡轮,在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动这只涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,当发动机转速提升以后,高速涡轮工作继续进入高增压值的状态,提供一个连贯的强劲动力。在一定程度上缓解了“涡轮迟滞”现象对车辆低速行驶时发动机功率快速增加所造成的不良影响。虽然不能完全消除“涡轮迟滞”现象,但在实际使用中驾驶者已经很难察觉到车辆在加速过程中的动力滞后。
                  代表车型:宝马X6 xDrive35i、宝马335i、迈巴赫57


                  10楼2014-02-26 12:13
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                    黄牛


                    来自iPhone客户端12楼2014-03-02 09:53
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