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

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，一臺(tái)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時(shí)候相比可以增加40%甚至更高。如此一來(lái)，小排量發(fā)動(dòng)機(jī)也能夠提供更強(qiáng)的動(dòng)力性，有利于汽車節(jié)能減排。

　　事實(shí)上渦輪增壓在汽車中的運(yùn)用上并不算是什么高精尖的技術(shù)。自上世紀(jì)70年代以來(lái)，車用渦輪增壓技術(shù)開(kāi)始伴隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)用在柴油機(jī)上，后來(lái)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及缸內(nèi)直噴技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，渦輪增壓器才被引入到汽油機(jī)領(lǐng)域。

　　在商用車上，渦輪增壓幾乎是柴油機(jī)市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。今天，這一技術(shù)仍在不斷地更新?lián)Q代，特別是國(guó)V排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，柴油機(jī)要想實(shí)現(xiàn)排放升級(jí)，肯定離不開(kāi)渦輪增壓系統(tǒng)的支持。這次小編就為大家盤點(diǎn)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(jiàn)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(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入汽缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。這里不做詳細(xì)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(shì)。由于渦輪增壓器主要利用廢氣壓力提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，因此發(fā)動(dòng)機(jī)處于較低轉(zhuǎn)速時(shí)，廢氣流速較慢，排出壓力不夠，此時(shí)渦輪增壓器不但不會(huì)起到進(jìn)氣增壓作用，反而會(huì)阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排出，導(dǎo)致排氣不暢。這就是我們常說(shuō)"渦輪遲滯"現(xiàn)象。

　　對(duì)于傳統(tǒng)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，解決渦輪遲滯現(xiàn)象的一個(gè)方法就是使用小尺寸的輕質(zhì)渦輪。首先，小渦輪會(huì)擁有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)較低轉(zhuǎn)速下渦輪就能達(dá)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(guò)，使用小渦輪也有它的缺點(diǎn)：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，小渦輪由于排氣截面較小，會(huì)使排氣阻力增加(產(chǎn)生排氣回壓)，因此發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和最大轉(zhuǎn)矩會(huì)受到一定的影響。而對(duì)于產(chǎn)生回壓較小的大渦輪來(lái)說(shuō)，雖然高轉(zhuǎn)速下可以擁有出色增壓效果，發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)擁有更強(qiáng)的動(dòng)力表現(xiàn)，但是低速下渦輪更難以被驅(qū)動(dòng)，因此渦輪遲滯也會(huì)更明顯。

第二種是兩級(jí)渦輪增壓器

　　兩級(jí)渦輪增壓器就是"渦輪遲滯"問(wèn)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(jiǎn)單地說(shuō)就是又增加了一只低速渦輪。　　

　　以博格華納的兩級(jí)可調(diào)渦輪增壓系統(tǒng) (R2S?)為例，它是由兩個(gè)不同規(guī)格(驅(qū)動(dòng)壓力大小不同)的渦輪增壓器構(gòu)成。這兩個(gè)渦輪增壓器串聯(lián)在一起，通過(guò)旁通閥調(diào)節(jié)機(jī)制控制。來(lái)自汽缸的廢氣首先進(jìn)入排氣歧管，在高壓階段，廢氣首先經(jīng)過(guò)大渦輪處理，氣體被進(jìn)一步壓縮并冷卻。而在預(yù)壓縮過(guò)程，尺寸相對(duì)較小的高壓葉輪可實(shí)現(xiàn)極高的壓縮比，保證足夠多的新鮮氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。

　　博格華納可調(diào)兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng) (R2S?)演示

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

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的時(shí)候，較少的排氣可使驅(qū)動(dòng)壓力較小的渦輪高速旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生足夠的進(jìn)氣壓力；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升以后，壓縮工作主要有驅(qū)動(dòng)壓力較大渦輪承擔(dān)，繼續(xù)進(jìn)入高增壓值的狀態(tài)，提供一個(gè)連貫的強(qiáng)勁動(dòng)力。

第三種是可變截面渦輪增壓器

　　除了兩級(jí)渦輪增壓器外，可變截面渦輪增壓器也是一個(gè)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(duì)位置是固定的，但是葉片角度可以調(diào)整。在系統(tǒng)工作時(shí)，廢氣會(huì)順著導(dǎo)流葉片送至渦輪葉片上，通過(guò)調(diào)整葉片角度，控制流過(guò)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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速排氣壓力較低的時(shí)候，導(dǎo)流葉片打開(kāi)的角度較小。根據(jù)流體力學(xué)原理，此時(shí)導(dǎo)入渦輪處的空氣流速就會(huì)加快，增大渦輪處的壓強(qiáng)，從而可以更容易推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效減輕渦輪遲滯的現(xiàn)象，也改善了發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)的響應(yīng)時(shí)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(kāi)的角度，在全負(fù)荷狀態(tài)下，葉片則保持全開(kāi)的狀態(tài)，減小了排氣背壓，從而達(dá)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(jìn)行有效控制，這也就實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪的過(guò)載保護(hù)，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(jiǎn)單地說(shuō)，VGT可變截面渦輪增壓器是通過(guò)改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性。同時(shí)，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(dòng)增壓系統(tǒng)

　　不過(guò)，兩級(jí)渦輪增壓技術(shù)和可變截面渦輪增壓器在提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的同時(shí)，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(lái)便出現(xiàn)了電動(dòng)增壓系統(tǒng)。廣義上講，電動(dòng)增壓系統(tǒng)按照電動(dòng)增壓器是否獨(dú)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(dòng)增壓系統(tǒng)。

　　電輔助增壓系統(tǒng)是將電機(jī)與廢氣渦輪增壓器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，即在渦輪增壓器的軸上安裝了一臺(tái)可兼做電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的的輔助電機(jī)。

　　工作過(guò)程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，輔助電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)，由蓄電池供電帶動(dòng)增壓器提高增壓壓力，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的高響應(yīng)性使渦輪增壓器的葉輪迅速加速，發(fā)動(dòng)機(jī)可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)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(shí)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣量太大，產(chǎn)生的增壓壓力超過(guò)該工況所需壓力，此時(shí)輔助電機(jī)用作發(fā)電機(jī)，限制渦輪增壓器轉(zhuǎn)速過(guò)高，同時(shí)發(fā)電可存儲(chǔ)在蓄電池中。

　　電動(dòng)增壓系統(tǒng)主要由電機(jī)和壓氣機(jī)2部分組成，由蓄電池給電機(jī)直接供電或通過(guò)變頻器將電源電壓轉(zhuǎn)換后供電。電動(dòng)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(dòng)增壓器則安裝于渦輪增壓器的前面，其壓氣機(jī)與廢氣渦輪增壓器的壓氣機(jī)組成一個(gè)二級(jí)增壓系統(tǒng)。工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)同軸聯(lián)接的壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)以達(dá)到增加進(jìn)氣的目的。　　

　　當(dāng)柴油機(jī)在低速區(qū)或急加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)增壓器迅速啟動(dòng)開(kāi)始工作，協(xié)助渦輪增壓器增加柴油機(jī)加速初期的空氣進(jìn)氣量，改善渦輪增壓器響應(yīng)滯后、柴油機(jī)低速轉(zhuǎn)矩不足以及煙度大等問(wèn)題，還可提高車輛的加速能力和排放性能；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在中高轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，電動(dòng)增壓器停止工作，此時(shí)為避免產(chǎn)生不必要的進(jìn)氣阻力，電動(dòng)增壓器的壓氣機(jī)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(jìn)入廢氣渦輪增壓器的壓氣機(jī)。由于壓氣機(jī)受電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有獨(dú)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(jí)，渦輪增壓器在節(jié)省燃油、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性方面具有不俗表現(xiàn)，成為了未來(lái)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的必不可少一項(xiàng)技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的渦輪增壓器，電動(dòng)增壓系統(tǒng)在柴油機(jī)上的應(yīng)用有待進(jìn)一步的研究，不過(guò)目前仍可推測(cè)，電動(dòng)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(jī)低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩不足和改善發(fā)動(dòng)機(jī)加速煙度排放的一種有效方法。

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