| 词条 | 窝轮增压 |
| 释义 | § 简介 窝轮增压 涡轮增压一般要求系统安装有爆震传感器，否则剧烈的爆燃在几分钟之内就可以烧毁发动机，因为随着混合汽压力的上升爆震就很容易出现，在爆震开始的时候，爆震传感器就可以感知到，而后通过开启减压阀门或者推迟点火时间来抑制爆震，现在的涡轮增压技术可以做到使涡轮的转速达到12万转/分，这样高的转速对于涡轮的材质要求很高，经常采用的成熟材料一般是镍钨铝硅合金，这样的材料在涡轮成型的时候会遇到生产上的麻烦，因为涡轮的形状比较复杂，如果用锻打的方式生产，会把这样的材料打碎，而一般的铸造又无法铸造出这样的形状，通行的办法是用离心铸造的办法生产。 狭义上来讲，采用废气驱动的才称作涡轮增压，而利用曲轴带动的称为机械增压，这种机械增压我们也称为罗茨式增压系统，最早采用在1908年的内燃机上，后来用到汽车动力系统中是1922年。由于采用废气驱动的涡轮要长时间的在900度的高温下工作，而且得不到冷却，所以涡轮的材质一直以来就是一个推陈出新的项目，上篇讲到的合金是现代涡轮技术中的成熟技术，随着材料科学的发展，未来10年内有可能采用的新的涡轮材质是复合陶瓷材料，什么是复合陶瓷材料呢，简单了说就是在陶瓷中加入了强化纤维材料，比如现在常用的碳纤维，采用这样的材料将会有如下的优点，首先是涡轮的耐热性能提高，能延长涡轮的工作时间，其次是涡轮的重量可以减轻，这样会使涡轮的滞后性得到改善，而且碳纤维比起合金来说，这种材料具有自润滑性能，所以对令大家头疼的涡轮高温高转轴承来说可以相对降低要求。 由于涡轮的温度上升，所以会导致处在进气增压部分的涡轮的温度上升，进而导致进气温度的急剧升温，这样就会出现爆燃和进气效率下降，以前采取的办法是推迟点火，但是这样又会丧失最大扭矩的最佳点火时间，而且会出现新的点火时间下的排气温度上升，因而造成恶性循环。如何解决？随着中冷器的诞生，这样的问题将会得到很好的改善，中冷器说白了就是冷却被增压完的空气，因此他的作用就是冷却，结构一般有两大类，气冷和水冷，也有和散热水箱做成一体的，其中单独的水冷式中冷器的效率最高，但结构也最复杂所以一般被应用到赛车上，在民用车上连中冷器都很少见到，更有超级赛车采用到双增压系统的，可谓油门一点就有，滞后性很小，而且效率很高。 说到涡轮增压器，在我的印象里，也就是近10年才被人们常常提到，哪知道它已经100岁了。在1905年，Sulzer Brothers Research and Development 公司的Alfred Buchi博士申请了第一款涡轮增压器的专利——动力驱动的轴向增压器，1911年在瑞士的Winterthur增压器厂开工，在1915年制造出了原型航空器发动机增压器，利用发动机废气驱动，主要目的是用来克服高海拔稀薄空气对动力的负面影响。在1919年，通用电气(GE)制造的增压器将飞行器升到了一万米高空。当时的人们还没有完全认识到增压器的潜力，直到1938年第一款带增压的卡车发动机面市。 § 发展 汽车增压技术走向成熟 Buchi是涡轮增压器之父，Garrett将它广泛推广。到了1961年，小轿车才开始试探性地安装增压器，首先出现在Oldsmobile F85上, 并在1962年上市。使用了增压技术的Oldsmobile Jetfire3.5升V8发动机达到了215马力，而非增压的最好成绩只有185马力。对于轿车，20世纪70年代是涡轮增压器的一个转折点。带增压的Porsche911于1975年面市。1977年Saab 99 将涡轮增压器技术传播得更广泛，使2升发动机的动力性能与3升发动机相同。接着是奔驰300D Turbo，它的动力性能给人留下了很深的印象。1978年别克Regal和Le Sabre运动款安装了涡轮增压器。在20世纪最后20年中，带涡轮增压器的车型一款款的出现了。涡轮增压器在赛车中也起着重要的作用，包括WRC、勒芒24小时。 涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。今天的涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小、转速更高（高达280000rpm），空气压缩比已经达到2-2.5∶1（汽油机）和4-6∶1（柴油机）。 涡轮增压器工作原理简单，但制造工艺要求高 涡轮增压器就是一个气泵，由发动机排出的废气来驱动涡轮增压器一侧的叶轮，当它越转越快时，另一侧的叶轮也在同步加快，增大了进入燃烧室的进气量。就像你所理解的，压缩后的空气会变得很热，所以在进入燃烧室前要进行冷却，就是我们常说的中冷。中冷也帮助降低了燃烧室的温度。 涡轮增压器的原理很简单，但实际上它是很复杂和精密的。不仅需要内部配件的严密配合，涡轮增压器还要和发动机严密匹配，否则就会降低发动机的效率甚至造成损坏。 涡轮增压器带来的好处 今天，随着排放标准的越来越严格，汽车制造商不仅要满足环保要求，同时又要满足客户的需求，保证足够的驾驶乐趣。涡轮增压器正好能满足降低排放并提高燃油经济性，同时又不会以失去驾驶乐趣为代价。涡轮增压器能够提供更好的燃油经济性，因为增压会给燃烧室提供更多的空气，使燃烧更彻底，排放更干净。对于汽油机，CO2的排放与相同功率的自然吸气发动机相比要少10-20%。其他好处有：在高海拔地区也能满足空气供给；在冷启动时使三元催化更快进入工作等。 今天在欧洲，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。随着新的耐高温材料、新的平衡技术和微量润滑油轴承系统及全新电子控制的使用，涡轮增压器对于21世纪的汽车还同样起着重要的作用。 |
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