最佳答案

渦輪增壓器是一種強制引導系統(tǒng)。 它對流入發(fā)動機的空氣進行壓縮（有關普通發(fā)動機中氣流的介紹，請參考汽車發(fā)動機工作原理）。壓縮空氣可以使發(fā)動機能夠?qū)⒏�多的空氣壓到氣缸里，而更多空氣就意味著能向氣缸�?nèi)注入更多的燃料。因此，每個氣缸的燃燒沖程就能產(chǎn)生更多動力。 渦輪增壓發(fā)動機產(chǎn)生的動力要比相同普通發(fā)動機大得多。這樣就可顯著提高發(fā)動機的動力重量比（有關詳細信息，請參考馬力及其應用）。為了獲得這種性能上的提升，渦輪增壓器使用發(fā)動機排出的廢氣帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，而渦輪則帶動氣泵旋轉(zhuǎn)。渦輪在渦輪機中的最高轉(zhuǎn)速為每分鐘150,000轉(zhuǎn)——這相當于大多數(shù)汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速的30倍。同時由于與排氣管相連，渦輪的溫度通常非常高。渦輪增壓器基礎知識增加發(fā)動機所能燃燒的燃料和空氣是提升發(fā)動機動力最可靠的方法之一。 增加燃料和空氣的方法之一是增加氣缸數(shù)或增大氣缸容積。有時這些方法并不可行。這時使用渦輪將是增加動力更簡便、有效的方法，尤其在購買后自行改裝時更是如此。渦輪增壓器使發(fā)動機能將更多的燃料和空氣注入氣缸，從而使發(fā)動機能夠燃燒更多的燃料和空氣。渦輪增壓器通常能夠產(chǎn)生41-55千帕的氣壓。 由于在海平面大氣壓力為1012.8千帕，因此發(fā)動機中注入的空氣會增加50%。從而發(fā)動機內(nèi)部動力可增加50%。 但上述過程并不能完全實現(xiàn)，實際動力可能增加30-40%。在使用渦輪增加發(fā)動機動力過程中，有一個原因會導致渦輪效率低下，那就是需要動力動渦輪旋轉(zhuǎn)。將渦輪裝在排氣管內(nèi)會增加排氣管內(nèi)的空氣阻力。 這意味著，發(fā)動機在排氣沖程時，不得不克服更高的負壓。這會稍微減少發(fā)動機在燃燒時產(chǎn)生的動力。渦輪增壓器適用于高海拔渦輪增壓器在空氣較為稀薄的高海拔地區(qū)很有用。在高海拔地區(qū)，通常普通發(fā)動機的動力會減小，因為在活塞的每個沖程中，發(fā)動機都只能獲得少量的空氣。渦輪增壓發(fā)動機可能同樣會減小動力，但減小量會少很多，因為稀薄的空氣會更容易被渦輪增壓器抽入發(fā)動機。裝有化油器的老式汽車為了適應氣缸內(nèi)增加的空氣，會自動增加燃料。 使用燃料直噴技術的現(xiàn)代汽車一定程度上也會在作相同的調(diào)整。燃料噴射系統(tǒng)通過裝在排氣管內(nèi)的氧氣含量傳感器來判斷空燃比是否正確，因此加裝渦輪后，系統(tǒng)會自動增加燃料。在采用燃料直噴技術的汽車中，如果渦輪增壓器過多地增加空氣壓縮率，系統(tǒng)可能無法提供足夠的燃料（要么是控制器的軟件程序不允許，要么是燃料泵和噴射器無法提供如此多的燃料）。在這種情況下，為了最大程度地利用渦輪增壓器，必須對車輛進行其他改進。渦輪增壓器的工作原理渦輪增壓器連接到發(fā)動機的排氣歧管。氣缸內(nèi)排出的尾氣帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，與燃氣輪機類似。 渦輪通過軸與安裝在空氣過濾器與吸氣管之間的壓縮機相連。壓縮機把空氣壓縮到氣缸中。氣缸排出的尾氣流過渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)。 流過葉片的尾氣越多，渦輪旋轉(zhuǎn)速度就越快 在連接渦輪的軸另一端，壓縮機將空氣抽到氣缸中。壓縮機是一種離心泵，它在葉片的中心位置吸入空氣，并在旋轉(zhuǎn)時將空氣甩到外面。- Garrett 供圖渦輪壓縮機葉片 為了適應高達150,000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，必須小心支撐渦輪軸。大部分軸承在這樣的高速下會爆炸，所以絕大多數(shù)的渦輪增壓機使用的是液壓軸承。這類軸承能使軸浮于一層薄薄的油膜上，這些油從軸四周恒定抽入。 這可以起到兩個作用：一方面能夠降低軸和一些其他渦輪增壓機部件的溫度，另一方面能夠減小軸在旋轉(zhuǎn)時遇到的摩擦。 在為發(fā)動機設計渦輪增壓機時，需要權衡許多利弊。在下一節(jié)，我們將了解一些需要權衡的因素，并說明其如何影響渦輪增壓機的性能。渦輪增壓器的設計考慮因素渦輪增壓機的一個主要問題是：當踩下油門時，發(fā)動機不會立即產(chǎn)生增壓，而是需要幾秒時間使渦輪提升轉(zhuǎn)速，之后才能產(chǎn)生增壓。這樣就產(chǎn)生了延時感，即踩下油門后，要等渦輪轉(zhuǎn)速上升，汽車才會加速前進。 減少渦輪延時的方法之一是減小旋轉(zhuǎn)件的慣性，這主要通過減少旋轉(zhuǎn)件的重量來實現(xiàn)。這樣就使渦輪和壓縮機能夠更快地加速，更快地產(chǎn)生增壓。 減小渦輪增壓器的尺寸是降低渦輪及壓縮機慣性的一個有效方法。小型渦輪增壓機在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時能更快地產(chǎn)生增壓，但無法在發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速、更多空氣進入發(fā)動機時產(chǎn)生更多的增壓。同時，發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，更多的尾氣會經(jīng)過渦輪，還可能存在使渦輪轉(zhuǎn)速過快的危險。大型渦輪可以在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較多的增壓，但因為其渦輪和壓縮機偏重，以致加速緩慢，從而產(chǎn)生較嚴重的渦輪延時。幸運的是，我們可以通過一些小竅門來克服這些問題。多數(shù)渦輪增壓機都有一個廢氣泄放閥，由于它的存在，我們可在采用小型渦輪增壓機降低增壓延時的同時，防止發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時渦輪旋轉(zhuǎn)過快。廢氣泄放閥是一個閥門，它使排出的廢氣繞過渦輪葉片。 廢氣泄放閥能感知增壓壓力。如果壓力過高，廢氣泄放閥就會指示渦輪旋轉(zhuǎn)太快，此時廢氣泄放閥使一部分尾氣經(jīng)過渦輪葉片，從而降低渦輪葉片的轉(zhuǎn)速。一些渦輪增壓機用滾珠軸承代替液壓軸承來支承渦輪軸。但它們不是普通的滾珠軸承，而是用高級材料制造出的高精度軸承，用以應對渦輪增壓器的速度和溫度。渦輪軸旋轉(zhuǎn)時，這類滾珠軸承承受的摩擦力小于大多數(shù)渦輪增壓器液壓軸承中的摩擦力。 同時還允許使用略小、略輕的軸。這樣渦輪增壓器加速更快，進一步降低了渦輪延時。陶瓷渦輪葉片比大多數(shù)渦輪增壓器中使用的鋼制渦輪葉片要輕。 同樣，這也使渦輪能更快地加速，從而降低渦輪延時。有些發(fā)動機同時使用兩個不同尺寸的渦輪增壓機。較小的一個可較快地加大轉(zhuǎn)速，降低渦輪延時，而較大的一個在發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生更多增壓�？諝獗粔嚎s時，溫度升高；而空氣溫度升高時，就會發(fā)生膨脹。因此當使用渦輪增壓時，空氣在進入發(fā)動機前就已經(jīng)因為壓縮生熱而產(chǎn)生了一些膨脹。為了提升發(fā)動機動力，需要使更多的空氣分子進入氣缸，而并不一定要產(chǎn)生更多的氣壓。中間冷卻器或進氣冷卻器是外觀像散熱器一樣的附加組件，只不過空氣同時從中間冷卻器的內(nèi)部和外部經(jīng)過。渦輪吸入的空氣通過密封管路流過冷卻器，而發(fā)動機冷卻風扇吹出的冷風從它外部的散熱片流過。在來自壓縮機的壓縮空氣進入發(fā)動機之前，中間冷卻器會將其冷卻，從而進一步提升發(fā)動機的動力。這意味著，如果渦輪增壓機在337千帕的增壓下運轉(zhuǎn)，中間冷卻器就會產(chǎn)生337千帕溫度更低的空氣，這些空氣密度更高，含有的空氣分子比溫度較高的同氣壓空氣多。

回答者：jerry_wjn2016-03-18 00:00