帶你認識增壓發(fā)動機(3)：渦輪增壓器

　　高溫是渦輪增壓器最大的殺手

　　渦輪增壓器結構簡單、不消耗發(fā)動機自身的功率、增壓值高，這些因素導致渦輪增壓具備強大的優(yōu)勢。不過渦輪增壓的原理使其具備一個最大的隱患：高溫。也正是這個隱患導致渦輪增壓遲遲沒有進入民用領域。

　　熱量的來源有幾個方面。第一是廢氣溫度、前面我們講過，汽油發(fā)動機的排氣溫度在全負荷工作時能夠達到750-900度，在一般工作狀態(tài)下也有將近700度。這些廢氣在推動渦輪旋轉的過程中自身會降溫，這個溫度跑去哪呢?就是被渦輪葉片所吸收了。

　　其次，連接渦輪和葉輪的轉軸以十多萬轉的轉速高速旋轉，轉軸和軸承之間的摩擦就會產生大量的熱量。最后，進氣葉輪不斷地吸入空氣，壓縮空氣，自身的溫度也會升高。這些因素加起來，使整個渦輪增壓器處于絕對的“熱火”之中。

　　高溫導致的渦輪失效主要在于渦輪葉片變形燒蝕、轉軸拉傷失效。多年來工程師為了對付這個問題想出了各種方法，概括來說無非就是兩種：使用更耐熱的材料和采用更有效的降溫方法。（這些我們將會在以后的文章介紹）

　　渦輪增壓真的有“遲滯”嗎

　　“渦輪遲滯”曾經是最為用戶詬病的缺點。所謂的遲滯是我們踩下油門踏板那一刻，到發(fā)動機輸出相應功率所需要的時間。實際上所有的發(fā)動機都會存在這個遲滯，只是多少而已。因為如果您仔細感覺的話，都可以感覺出來。我們在踩下油門踏板的瞬間，發(fā)動機需要吸入更多的空氣、調整噴油量，這些都需要時間。

　　因為早期的渦輪增壓發(fā)動機在“遲滯”方面表現突出，因為被廣為認知。那么渦輪的遲滯是從哪里來的呢?一是渦輪轉動的慣性、要將其加速需要時間；二是轉軸和軸承之間的摩擦；最后就是因為葉輪攪動空氣所形成的阻力了。在這三個因素里，葉輪攪動空氣所產生的阻力是最為主要的。正是因為整個渦輪轉子的轉速提升需要時間，葉輪越大，增壓值越大，所需要的加速時間就越長，形成的“遲滯”就越明顯。

　　改善渦輪遲滯的方法有很多，一方面可以借助直噴技術，間接提升低速時的扭矩特性，從而使發(fā)動機轉速快速上升，增加廢氣能量推動渦輪，減少渦輪遲滯。另一方面，可以通過減少增壓值，減少整個渦輪轉子的尺寸和重量，一方面可以減少慣性和摩擦，更為重要的是減少了葉輪阻力。

　　早期的渦輪增壓發(fā)動機由于沒有直噴的幫助，加上為了追求性能而采用高增壓大渦輪，遲滯現象相當明顯。現在的渦輪增壓發(fā)動機普遍采用直噴技術，另外采用低增壓技術，渦輪遲滯現象已經得到很大改善，在日常普通駕駛幾乎難以察覺，唯有在急加速時方能有所察覺，但這種遲滯現象和自然吸氣發(fā)動機在加速時的動力提升緩慢又有多大區(qū)別呢?（除非你開大排量自然吸氣）目前的低增壓直噴渦輪發(fā)動機的“遲滯”現象根本不能和早期的高增壓發(fā)動機相比，只不過由于遲滯的說法已經存在多年，先入為主而已。

相關視頻：直噴技術是如何幫助改善渦輪遲滯的

　　渦輪介入的說法準確嗎

　　我們經常會在聽到“渦輪介入”的說法，例如大眾1.8T發(fā)動機在1500轉的時候能夠達到最大扭矩250牛米，通常的說法是“渦輪在1500轉的時候介入”。事實上這一說法并不準確。其實只要渦輪達到一定轉速，葉輪產生的進氣壓力高于自然吸氣時的壓力，就可以說渦輪介入工作了，而1500轉則是達到了最大的增壓壓力狀態(tài)，我們可以稱為渦輪全開。因此，渦輪介入工作的時間遠遠比我們看到的最大扭矩出現的時間要早，但具體在什么轉速開始介入則要視乎不同的發(fā)動機而定。

大眾1.8T 發(fā)動機工況圖

　　在最近兩期中，我們給網友詳細介紹了兩種增壓器的原理和特點。不過這僅僅是關于增壓器本身，很多重要的附件以及使用上的問題我們都沒有涉及到，畢竟一個好漢三個幫，沒有這些重要附件的幫忙，增壓器本身是無法獨立完成工作的，這些問題我們將會在下期介紹。

　　如果你想更多地了解增壓發(fā)動機的知識，請點擊

　　《帶你認識增壓發(fā)動機(一)：增壓器的由來》

　　《帶你認識增壓發(fā)動機（二）：機械增壓器》