小排量发动机如何实现大动力？探索涡轮增压与机械增压技术的奥秘

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    随着社会生产力和科技的不断进步，人们对交通的要求不断提高。小排量发动机如何爆发出大排量发动机的动力？增压技术是最有效的方法之一。我们目前在汽车发动机上使用的进气增压技术源于飞机高空飞行的需要。我们都知道，一般发动机都是利用气缸活塞的向下运动形成真空，吸入空气来实现进气的。这就是所谓的进气过程。自然吸气发动机。自然吸气方式是“被动”实现进气动作，因此由于高海拔地区空气稀薄，进气效率不高，极大影响发动机的功能。为了提高发动机进气效率，发明了增压进气技术。

    涡轮增压（）和机械增压（）是两种不同的进气增压方式。主要区别在于增压器的驱动方式。最早的增压器都是机械增压器。它们最初被发明时被称为增压器（）。后来涡轮增压发明后，才能区分两者。起初，涡轮增压器被称为Turbo，机械增压器被称为。随着时间的推移，两者被分别简化为。德国人因为德语而称其为增压。这就是为什么奔驰的1.8L机械增压发动机被称为200K，而这个德语术语也印在其他配备机械增压器的德国汽车上。

    ● 涡轮增压器的机理及工作原理（）：

    “涡轮风扇在正常运行时常常达到数万转速”

    涡轮增压由发动机的废气驱动。涡轮由两部分组成，一是新鲜空气增压端（压缩泵叶轮），二是废气驱动端（废气涡轮）。两端各有一个叶轮，同一轴上的两个涡轮之间有一个排水管。压力触发器 () 位于废气涡轮机侧。当压缩涡轮压力过高时，压力会推动扳机打开废气涡轮阀门，降低气压，防止过度增压。

    “大众集团经典1.8T发动机所使用的涡轮增压器”

    涡轮轴由衬套支撑。衬套内部的轴承设计可分为球轴承和浮动轴承。涡轮增压器叶轮的旋转动力来自废气。废气驱动涡轮机，而在涡轮机的另一侧，叶片压缩空气。涡轮增压器壳体采用镍、铬、硅合金材料制成，轴采用铬、钼合金材料制成。更重要的是，涡轮增压器在高温、高速条件下工作。为了保证其正常工作，涡轮增压器中引入机油和冷却液，以确保有效的润滑和冷却，改善工作条件。 。

    《涡轮增压器工作原理图》

    从发动机排出的高温、一定压力的废气进入增压器，带动轴的叶轮以每分钟几万甚至几十万转的高速旋转。怠速时，叶轮转速为 12,000 rpm。在负载下，叶轮速度可能超过 rpm。普通轴承无法承受如此高转速带来的高温和磨损，因此涡轮增压系统中机油的润滑和冷却效果至关重要。很多柴油机还配备了涡轮增压系统，柴油机的最大增压值一般高于汽油机的最大增压值。正是为了涡轮增压器的良好散热，配备涡轮增压器的车辆一般都要求在熄火前怠速一段时间。

    ● 涡轮发动机代表型号：

    “一汽大众搭载2.0TSI发动机”

    “斯巴鲁翼豹搭载的是水平对置2.5T发动机”

    “BMW 750Li 配备 V8 双涡轮增压发动机”

    “并联涡轮增压器用于

    《保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术》

    ●涡轮增压器A/R值：

    改装市场上的涡轮增压器销售说明书上常标注A/R值，以表达涡轮的特性。 A代表Area，是指接收废气的叶轮机侧进口最窄处的水平宽度。横截面积，R为（半径），是指A（横截面积）中心点与涡轮本体中心点之间的距离。面积与两个中心点之间的距离的比值就是A/R值。

    A/R值越小，说明进口较小，涡轮叶片的启动惯量较低，流速较高，低转速响应较好，涡轮迟滞效应不大。明显的。相反，A/R值越大，进气道越大，叶片惯量越高，低速响应越慢，涡轮滞后越明显，但高速时性能要强得多。简单来说，更注重高速动力输出的涡轮机，A/R值可以达到0.7左右，而注重低速扭矩输出的涡轮机，A/R值可以达到0.2左右。保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术通过改变涡轮的A/R值来实现不同的涡轮特性。

    ●

   

    ● 机械增压的结构及工作原理（）：

    增压器压缩机的驱动力来自发动机曲轴。一般采用皮带连接曲轴皮带轮，将曲轴的扭矩间接驱动至增压器，达到增压的目的。根据结构的不同，增压器的类型很多，有叶片式、罗茨式​​、温克尔式等类型。活塞运动最早也被认为是一种增压器。时至今日，罗德机械增压器的应用最为广泛，也是改装的热门话题。罗德增压器有两种类型：双叶转子和三叶转子。目前，双叶转子较为普遍。其结构是在椭圆形壳体内安装两个茧状转子，转子之间间隙很小。不直接连接，通过螺旋齿轮连接其中一个转子的转轴与主动皮带轮连接。转子轴的皮带轮上装有电磁离合器。当不需要增压时，松开离合器即可停止增压。离合器由计算机控制，以节省燃油。

    《增压器结构图》

    增压的优点：除了在低速时获得增压外，增压的动力输出还与曲轴转速成一定比例。即增压发动机的油门响应随着转速的增加而增加，动力输出增加。 ，所以机械增压发动机的操作感觉与自然吸气发动机非常相似，但可以拥有更大的马力和扭矩。缺点是发动机本身的动力总是有损失，高速时效率没有涡轮高。

    ● 增压发动机代表型号：

    “搭载罗德增压器的克尔维特ZR1”

    《奔驰E200K、C200K使用的1.8L机械增压发动机》

    因此，大众GOLF 1.4TSI采用了TSI双增压技术。一台发动机同时配备两个增压器，吸收两种增压方式的优点，让1.4发动机可以拥有2.0发动机的动力。简单来说，增压器是在发动机转速较低时进行增压，以提高油门响应；发动机转速较高时采用涡轮增压器以提高增压效率，但制造较复杂，成本较高。

    “斯巴鲁翼豹 WRX STI 原装中冷器”

    最后要说的是，无论哪种增压方式，增压后的空气都必须被送到中冷器（）中冷却（增压相当于对空气做功，当气压增加到1bar时，温度会升到80度左右，温度升高后空气量会增加，进入燃烧室的空气质量会在相同体积下下降，不利于增压，所以采用中冷器进行冷却）。过高的气压会导致泄压阀中的吹气（Blow-off）释放出来，所以有时我们可以在涡轮增压的汽车上听到排气的“吱吱”声，增压后的空气最终被送入燃烧室

    随着社会生产力和科技的不断进步，人们对交通的要求不断提高。小排量发动机如何爆发出大排量发动机的动力？增压技术是最有效的方法之一。我们目前在汽车发动机上使用的进气增压技术源于飞机高空飞行的需要。我们都知道，一般发动机都是利用气缸活塞的向下运动形成真空，吸入空气来实现进气的。这就是所谓的进气过程。自然吸气发动机。自然吸气方式是“被动”实现进气动作，因此由于高海拔地区空气稀薄，进气效率不高，极大影响发动机的功能。为了提高发动机进气效率，发明了增压进气技术。

    涡轮增压（）和机械增压（）是两种不同的进气增压方式。主要区别在于增压器的驱动方式。最早的增压器都是机械增压器。它们最初被发明时被称为增压器（）。后来涡轮增压发明后，才能区分两者。起初，涡轮增压器被称为Turbo，机械增压器被称为。随着时间的推移，两者被分别简化为。德国人因为德语而称其为增压。这就是为什么奔驰的1.8L机械增压发动机被称为200K，而这个德语术语也印在其他配备机械增压器的德国汽车上。

    ● 涡轮增压器的机理及工作原理（）：

    “涡轮风扇在正常运行时常常达到数万转速”

    涡轮增压由发动机的废气驱动。涡轮由两部分组成，一是新鲜空气增压端（压缩泵叶轮），二是废气驱动端（废气涡轮）。两端各有一个叶轮，同一轴上的两个涡轮之间有一个排水管。压力触发器 () 位于废气涡轮机侧。当压缩涡轮压力过高时，压力会推动扳机打开废气涡轮阀门，降低气压，防止过度增压。

    “大众集团经典1.8T发动机所使用的涡轮增压器”

    涡轮轴由衬套支撑。衬套内部的轴承设计可分为球轴承和浮动轴承。涡轮增压器叶轮的旋转动力来自废气。废气驱动涡轮机，而在涡轮机的另一侧，叶片压缩空气。涡轮增压器壳体采用镍、铬、硅合金材料制成，轴采用铬、钼合金材料制成。更重要的是，涡轮增压器在高温、高速条件下工作。为了保证其正常工作，涡轮增压器中引入机油和冷却液，以确保有效的润滑和冷却，改善工作条件。 。

    《涡轮增压器工作原理图》

    从发动机排出的高温、一定压力的废气进入增压器，带动轴的叶轮以每分钟几万甚至几十万转的高速旋转。怠速时，叶轮转速为 12,000 rpm。在负载下，叶轮速度可能超过 rpm。普通轴承无法承受如此高转速带来的高温和磨损，因此涡轮增压系统中机油的润滑和冷却效果至关重要。很多柴油机还配备了涡轮增压系统，柴油机的最大增压值一般高于汽油机的最大增压值。正是为了涡轮增压器的良好散热，配备涡轮增压器的车辆一般都要求在熄火前怠速一段时间。

    ● 涡轮发动机代表型号：

   

    “一汽大众搭载2.0TSI发动机”

    “斯巴鲁翼豹搭载的是水平对置2.5T发动机”

    “BMW 750Li 配备 V8 双涡轮增压发动机”

    “并联涡轮增压器用于

    《保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术》

    ●涡轮增压器A/R值：

    改装市场上的涡轮增压器销售说明书上常标注A/R值，以表达涡轮的特性。 A代表Area，是指接收废气的叶轮机侧进口最窄处的水平宽度。横截面积，R为（半径），是指A（横截面积）中心点与涡轮本体中心点之间的距离。面积与两个中心点之间的距离的比值就是A/R值。

    A/R值越小，说明进口较小，涡轮叶片的启动惯量较低，流速较高，低转速响应较好，涡轮迟滞效应不大。明显的。相反，A/R值越大，进气道越大，叶片惯量越高，低速响应越慢，涡轮滞后越明显，但高速时性能要强得多。简单来说，更注重高速动力输出的涡轮机，A/R值可以达到0.7左右，而注重低速扭矩输出的涡轮机，A/R值可以达到0.2左右。保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术通过改变涡轮的A/R值来实现不同的涡轮特性。

    ●

    ● 机械增压的结构及工作原理（）：

    增压器压缩机的驱动力来自发动机曲轴。一般采用皮带连接曲轴皮带轮，将曲轴的扭矩间接驱动至增压器，达到增压的目的。根据结构的不同，增压器的类型很多，有叶片式、罗茨式​​、温克尔式等类型。活塞运动最早也被认为是一种增压器。时至今日，罗德机械增压器的应用最为广泛，也是改装的热门话题。罗德增压器有两种类型：双叶转子和三叶转子。目前，双叶转子较为普遍。其结构是在椭圆形的机壳内安装两个茧状的转子，转子之间的间隙很小。不直接连接，通过螺旋齿轮连接其中一个转子的转轴与主动皮带轮连接。转子轴的皮带轮上装有电磁离合器。当不需要增压时，松开离合器即可停止增压。离合器由计算机控制，以节省燃油。

    《增压器结构图》

    增压的优点：除了在低速时获得增压外，增压的动力输出还与曲轴转速成一定比例。即增压发动机的油门响应随着转速的增加而增加，动力输出增加。 ，所以机械增压发动机的操作感觉与自然吸气发动机非常相似，但可以拥有更大的马力和扭矩。缺点是发动机本身的动力总是有损失，高速时效率没有涡轮高。

    ● 增压发动机代表型号：

    “搭载罗德增压器的克尔维特ZR1”

    《奔驰E200K、C200K使用的1.8L机械增压发动机》

    因此，大众GOLF 1.4TSI采用了TSI双增压技术。一台发动机同时配备两个增压器，吸收两种增压方式的优点，让1.4发动机可以拥有2.0发动机的动力。简单来说，增压器是在发动机转速较低时进行增压，以提高油门响应；发动机转速较高时采用涡轮增压器以提高增压效率，但制造较复杂，成本较高。

    “斯巴鲁翼豹 WRX STI 原装中冷器”

    最后要说的是，无论哪种增压方式，增压后的空气都必须被送到中冷器（）中冷却（增压相当于对空气做功，当气压增加到1bar时，温度会升到80度左右，温度升高后空气量会增加，进入燃烧室的空气质量会在相同体积下下降，不利于增压，所以采用中冷器进行冷却）。过高的气压会导致泄压阀中的吹气（Blow-off）被释放，所以有时我们可以在涡轮增压的汽车上听到排气的“吱吱”声，增压后的空气最终被送入燃烧室