关于汽车发动机涡轮增压技术的探讨

李树鑫 纪红 胡明 刘永珍 刘阳

【摘 要】涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，它利用发动机排出的废气作为动力来推动位于排气道内的涡轮，涡轮转动的同时带动位于进气道内同轴的叶轮，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸，当发动机转速加快，动力输出就更高。

【关键词】涡轮增压发动机；增压技术

涡轮增压发动机（Tubro）是一个空气压缩机，它利用发动机排出的废气作为动力来推动位于排气道内的涡轮，涡轮转动的同时带动位于进气道内同轴的叶轮，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，高速的废气推动涡轮提速，废气排出速度与涡轮转速同步加快，空气压缩程度得以加大，发动机的进气量就相应地增加，气缸内燃烧更充分，动力输出就更高。

一、涡轮增压发动机优势特点

内燃机是一种耗气机械，由于燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程一旦空燃比达到某一值后，再增加燃油，不但不会产生更多功率，还将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中。发动机供油越多，黑烟就越浓。因此，当超过空燃比极限后，继续供油不但消耗更多燃油、使柴油机寿命缩短，还会严重污染大气。涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率非增压发动机通过曲轴的运动直接从大气中吸进空气，而涡轮增压发动机由涡轮增压器向发动机提供压缩空气。由于进入气缸的空气增多所以允许喷入较多的燃油使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧效率。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率或者说一台小排量发动机经增压后可产生与较大发动机相同的功率。其它还有节约燃油和降低排放等优点。由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气燃油在发动机气缸里燃烧时会燃烧得更充分、更彻底。

二、涡轮增压存在的一些不足

（一）涡轮滞后。涡轮增压是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮（位于排气管道内），涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。由于叶轮的惯性作用对油门瞬时变化反应迟缓，使得驾驶者深踩油门时，从踩下油门的瞬间开始到叶轮转动将更多空气壓进发动机中间有一个很明显的时间差，从而使动力输出不够线性，没有传统的自然吸气发动机输出直接，有一定的滞后性，也就是大家常说的涡轮滞后问题。

（二）使用范围受限。目前市场上的涡轮增压发动机的涡轮增压器都需要发动机达到一定的转速才能工作，我们还以上文中那款1.4T（以一款1.4T）涡轮增压发动机为例，它的涡轮增压器工作要求是发动机转速达到1750rpm，而当转速达到4500rpm时涡轮增压即停止工作。在目前城市的交通条件下看，汽车在拥堵的市区大行驶时，很多时候还没有等到涡轮工作就要减速甚至停车，启动次数少。更何况市场上还有很多的车型涡轮工作转速要2500rpm甚至3500rpm。它们在日常驾驶中使用次数更少。消费者虽然花了多出普通自然吸气发动机的价钱，却在最平常的驾驶中体现不出其价值。

（三）使用成本高。第一由于涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮，长期处于高转速、高温的恶劣环境下，大大增加了涡轮损坏的几率。但是就目前的技术水平而言，如今的涡轮增压车型，涡轮使用寿命已经基本同整车的寿命。第二因为涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点，在为涡轮增压车型选择机油时要特殊考虑，所使用的机油必须抗磨性好，耐高温，建立润滑油膜块，油膜强度高和稳定性好。比起同排量的自然吸气发动机在机油上的花费就会多一些。第三因为涡轮增压器的价格十分昂贵，日常使用过程中要不断清洁空气滤清器，防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮，造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。还要保持机油滤清器的清洁，防止杂质进入，影响涡轮增压寿命。

三、压系统（增压系统）的在使用时应注意事项

（一）涡轮增压发动机的最大优点是它可实现小排量、高功率、高扭矩。尤其是其扭矩输出增加明显。但由于涡轮介入程度取决于转速高低，因此初期涡轮增压车型存在涡轮时滞的问题，那么是否应对涡轮迟滞需要维持高转速驾驶？不一定，随着涡轮增压技术的进步，其在低转速情况下涡轮就已经开始介入，目前在售的多数增压车型，在2000rpm前就可以输出80%甚至100%的扭矩，因此没必要维持高转速，那样还会造成油耗增加。

（二）涡轮增压发动机要选择耐高温、抗氧化好的优质机油，并且还要注意适当缩短机油的更换周期。涡轮增压器属于高温部件，因为驱动它运行的气体直接来自气缸内排出的废气，温度高达900°C-1000°C，而在全负荷状态下，涡轮的转速可达每分钟18万-20万转。很显然，涡轮在如此高温下还要做着如此的高速运转，那就需要特别高效稳定的润滑条件。而且在高温高压环境下工作，增压器的各个部件以及润滑油就必须具备良好的耐高温性和密封性。

（三）冷车启动要慢行、热车也要怠速一会再熄火。我们知道涡轮属于一种高速运转部件，所以需要润滑油的实时保护，而在冷车启动的初期，机油温度通常都比较低，也比较粘稠，润滑效果不佳，而待其升温到正常工作温度则需要有一个过程和时间，如果在这几分钟内您强迫涡轮以全负荷的状态工作，那么就会增大涡轮的磨损，缩短涡轮的寿命。所以正确的使用方法是，您在开车的头几分钟应先怠速运转几分钟，等机油进入最佳状态后，再踩油门让发动机高转速运转，尤其是在北方的冬天，冷车启动后一定要注意先让车热热再走。而关于停车则很容易被车主忽略，由于涡轮工作时温度非常高，所以停车以后您最好先原地怠速一会儿再灭车，这就可以让涡轮的温度一点点降低下来，需要注意的是在灭车后涡轮由于惯性所致还会继续运转，此时仍然需要机油润滑，若您突然关掉发动机，那么整个发动机系统都不再工作，涡轮的冷却系统和润滑油供应都会嘎然而止，只能靠自然冷却，这样则会导致涡轮寿命锐减，所以我们建议使用涡轮发动机的车型最好都能先原地怠速一会再灭车。

（四）要对涡轮增压器进行定期检查，检查各个密封环是否有损坏、机油进油管和回油管接头是否有松动和渗油的迹象、增压器废气排出口是否残留有机油、压缩机进气直管壁内是否有机油、以及涡轮增压器是否有异响或者不正常的震动。如果在您平时使用过程中发现有以上不正常现象，这时就需要尽早到4S店去检修了，以避免发生更严重的部件损伤。

（五）注意保持涡轮的清洁。涡轮增压器转轴与轴套之间的配合间隙很小，所以如果使用的机油不干净或者由于机油滤清器不干净导致有杂质进入，那样就会造成涡轮增压器的过度磨损。另外，如果吸入的空气中含有大量杂质，这些灰尘颗粒一旦进入高速运转的增压器叶轮，就会使灰尘颗粒撞击增压器叶轮，从而造成涡轮运转不稳、轴套和密封件磨损，因此使用涡轮的车型要特别注意及时更换机油滤清器和空气滤清器，保持涡轮的清洁

（六）由于涡轮增压器转子轴承精密度很高，维修及安装时的工作环境要求很严格，所以增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修。

四、结语

综上，对于涡轮增压器发动机来说，只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器，不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长，提高了汽车的动力性，而且也提高了汽车使用的经济性。

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