提到渦輪增壓，相信很多人張口就來："不就是Turbo。"對，渦輪增壓是人們買車時常聽到的Turbo，也就是一般乘用車尾綴的那個"T"。渦輪增壓(Turbo Boost)是一種利用內(nèi)燃機運作產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動空氣壓縮機(Air-compressor)的技術(shù)，主要作用就是提高發(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)矩，讓車子更有勁。

　　簡單地說，一臺小排量的發(fā)動機裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。如此一來，小排量發(fā)動機也能夠提供更強的動力性，有利于汽車節(jié)能減排。

　　事實上渦輪增壓在汽車中的運用上并不算是什么高精尖的技術(shù)。自上世紀70年代以來，車用渦輪增壓技術(shù)開始伴隨著汽車發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展而興起，起初由于技術(shù)的原因渦輪增壓技術(shù)更多地運用在柴油機上，后來隨著發(fā)動機技術(shù)的進一步發(fā)展以及缸內(nèi)直噴技術(shù)的實現(xiàn)，渦輪增壓器才被引入到汽油機領(lǐng)域。

　　在商用車上，渦輪增壓幾乎是柴油機市場的標準配置。今天，這一技術(shù)仍在不斷地更新?lián)Q代，特別是國V排放標準的實施，柴油機要想實現(xiàn)排放升級，肯定離不開渦輪增壓系統(tǒng)的支持。這次小編就為大家盤點一下目前商用車領(lǐng)域主要應(yīng)用的幾種渦輪增壓器。

第一種是最常見的廢氣渦輪增壓器

　　普通的廢氣渦輪增壓器相信大家一定非常熟悉，即利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入汽缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入汽缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。這里不做詳細介紹。　　

　　介紹其他種類的渦輪增器之前，必須要先了解普通渦輪增壓的劣勢。由于渦輪增壓器主要利用廢氣壓力提供驅(qū)動動力，因此發(fā)動機處于較低轉(zhuǎn)速時，廢氣流速較慢，排出壓力不夠，此時渦輪增壓器不但不會起到進氣增壓作用，反而會阻礙發(fā)動機廢氣的排出，導(dǎo)致排氣不暢。這就是我們常說"渦輪遲滯"現(xiàn)象。

　　對于傳統(tǒng)的渦輪增壓發(fā)動機來說，解決渦輪遲滯現(xiàn)象的一個方法就是使用小尺寸的輕質(zhì)渦輪。首先，小渦輪會擁有較小的轉(zhuǎn)動慣量，因此在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時，在發(fā)動機較低轉(zhuǎn)速下渦輪就能達到最佳的工作轉(zhuǎn)速，從而有效改善渦輪遲滯的現(xiàn)象。不過，使用小渦輪也有它的缺點：當發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時，小渦輪由于排氣截面較小，會使排氣阻力增加(產(chǎn)生排氣回壓)，因此發(fā)動機最大功率和最大轉(zhuǎn)矩會受到一定的影響。而對于產(chǎn)生回壓較小的大渦輪來說，雖然高轉(zhuǎn)速下可以擁有出色增壓效果，發(fā)動機也會擁有更強的動力表現(xiàn)，但是低速下渦輪更難以被驅(qū)動，因此渦輪遲滯也會更明顯。

第二種是兩級渦輪增壓器

　　兩級渦輪增壓器就是"渦輪遲滯"問題解決方法之一。一般被人們稱為Twin turbo或Biturbo，是渦輪增壓的方式之一，簡單地說就是又增加了一只低速渦輪。　　

　　以博格華納的兩級可調(diào)渦輪增壓系統(tǒng) (R2S?)為例，它是由兩個不同規(guī)格(驅(qū)動壓力大小不同)的渦輪增壓器構(gòu)成。這兩個渦輪增壓器串聯(lián)在一起，通過旁通閥調(diào)節(jié)機制控制。來自汽缸的廢氣首先進入排氣歧管，在高壓階段，廢氣首先經(jīng)過大渦輪處理，氣體被進一步壓縮并冷卻。而在預(yù)壓縮過程，尺寸相對較小的高壓葉輪可實現(xiàn)極高的壓縮比，保證足夠多的新鮮氣體進入發(fā)動機氣缸。

　　博格華納可調(diào)兩級渦輪增壓系統(tǒng) (R2S?)演示

　　而發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低，即廢氣排量較小時，旁通閥完全關(guān)閉，所有廢氣流入小渦輪，實現(xiàn)快速和高效壓縮。發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)增大時，旁通閥逐漸打開，壓縮工作也逐漸轉(zhuǎn)移到大渦輪上。　　

　　簡單地說，就是在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速的時候，較少的排氣可使驅(qū)動壓力較小的渦輪高速旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生足夠的進氣壓力；當發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升以后，壓縮工作主要有驅(qū)動壓力較大渦輪承擔(dān)，繼續(xù)進入高增壓值的狀態(tài)，提供一個連貫的強勁動力。

第三種是可變截面渦輪增壓器

　　除了兩級渦輪增壓器外，可變截面渦輪增壓器也是一個非常好的解決方案。　　

　　這次我們依然以博格華納的VGT可變截面渦輪增壓器舉例。VGT技術(shù)的核心部分是可調(diào)渦流截面的導(dǎo)流葉片，渦輪的外側(cè)增加了一環(huán)可由電子系統(tǒng)控制角度的導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的相對位置是固定的，但是葉片角度可以調(diào)整。在系統(tǒng)工作時，廢氣會順著導(dǎo)流葉片送至渦輪葉片上，通過調(diào)整葉片角度，控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速，從而控制渦輪的轉(zhuǎn)速。

　　HOLSET霍爾塞特可變截面渦輪增壓器講解

　　當發(fā)動機低轉(zhuǎn)速排氣壓力較低的時候，導(dǎo)流葉片打開的角度較小。根據(jù)流體力學(xué)原理，此時導(dǎo)入渦輪處的空氣流速就會加快，增大渦輪處的壓強，從而可以更容易推動渦輪轉(zhuǎn)動，從而有效減輕渦輪遲滯的現(xiàn)象，也改善了發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時的響應(yīng)時間和加速能力。而在隨著轉(zhuǎn)速的提升和排氣壓力的增加，葉片也逐漸增大打開的角度，在全負荷狀態(tài)下，葉片則保持全開的狀態(tài)，減小了排氣背壓，從而達到一般大渦輪的增壓效果。此外，由于改變?nèi)~片角度能夠?qū)u輪的轉(zhuǎn)速進行有效控制，這也就實現(xiàn)對渦輪的過載保護，因此使用了VGT技術(shù)的渦輪增壓器都不需要設(shè)置排氣泄壓閥。　　

　　簡單地說，VGT可變截面渦輪增壓器是通過改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性。同時，也有廠商(例如霍尼韋爾)將技術(shù)命名為VNT，名字不同，但原理基本一致。

第四種是電動增壓系統(tǒng)

　　不過，兩級渦輪增壓技術(shù)和可變截面渦輪增壓器在提高發(fā)動機動力性的同時，也可以改善渦輪增壓的"遲滯現(xiàn)象"。但是，2種技術(shù)并不能完全消除"遲滯現(xiàn)象"，畢竟，渦輪增壓器的慣性作用依然存在。　　

　　后來便出現(xiàn)了電動增壓系統(tǒng)。廣義上講，電動增壓系統(tǒng)按照電動增壓器是否獨立成單一增壓系統(tǒng)可分為2種，電輔助增壓系統(tǒng)和電動增壓系統(tǒng)。

　　電輔助增壓系統(tǒng)是將電機與廢氣渦輪增壓器進行一體化設(shè)計，即在渦輪增壓器的軸上安裝了一臺可兼做電動機和發(fā)電機的的輔助電機。

　　工作過程中，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時，輔助電機用作電動機，由蓄電池供電帶動增壓器提高增壓壓力，同時電動機的高響應(yīng)性使渦輪增壓器的葉輪迅速加速，發(fā)動機可在短時間內(nèi)達到需要的轉(zhuǎn)矩，極大地改善增壓器的響應(yīng)特性；高速工況時，如發(fā)動機的廢氣量太大，產(chǎn)生的增壓壓力超過該工況所需壓力，此時輔助電機用作發(fā)電機，限制渦輪增壓器轉(zhuǎn)速過高，同時發(fā)電可存儲在蓄電池中。

　　電動增壓系統(tǒng)主要由電機和壓氣機2部分組成，由蓄電池給電機直接供電或通過變頻器將電源電壓轉(zhuǎn)換后供電。電動增壓系統(tǒng)通常與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)構(gòu)成復(fù)合增壓系統(tǒng)，電動增壓器則安裝于渦輪增壓器的前面，其壓氣機與廢氣渦輪增壓器的壓氣機組成一個二級增壓系統(tǒng)。工作時，旋轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動同軸聯(lián)接的壓氣機旋轉(zhuǎn)以達到增加進氣的目的。　　

　　當柴油機在低速區(qū)或急加速運轉(zhuǎn)時，電動增壓器迅速啟動開始工作，協(xié)助渦輪增壓器增加柴油機加速初期的空氣進氣量，改善渦輪增壓器響應(yīng)滯后、柴油機低速轉(zhuǎn)矩不足以及煙度大等問題，還可提高車輛的加速能力和排放性能；當發(fā)動機運行在中高轉(zhuǎn)速區(qū)時，電動增壓器停止工作，此時為避免產(chǎn)生不必要的進氣阻力，電動增壓器的壓氣機部分被與其并聯(lián)的空氣管路短接，空氣由并聯(lián)管路直接進入廢氣渦輪增壓器的壓氣機。由于壓氣機受電機驅(qū)動，具有獨立于廢氣渦輪增壓器和高 的廢氣排出能量，所以一般有很高的響應(yīng)速度(1s以內(nèi))。

　　隨著汽車行業(yè)排放不斷升級，渦輪增壓器在節(jié)省燃油、提高發(fā)動機的經(jīng)濟性方面具有不俗表現(xiàn)，成為了未來內(nèi)燃機發(fā)展的必不可少一項技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的渦輪增壓器，電動增壓系統(tǒng)在柴油機上的應(yīng)用有待進一步的研究，不過目前仍可推測，電動渦輪增壓器與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)構(gòu)成一復(fù)合增壓系統(tǒng)，目前是解決渦輪增壓柴油機低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩不足和改善發(fā)動機加速煙度排放的一種有效方法。

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