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介紹一下渦輪增壓缸內直噴發動機

越詳細越好: 問提問者：網友 | 2017-07-01

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[編輯本段]一、簡介渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，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，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速，就可以增加發動機的輸出功率了。　　什么是渦輪增壓？　　首先我們來弄明白什么是渦輪增壓。渦輪增壓的英文名字為Turbo，一般來說，如果我們在轎車尾部看到Turbo或者T，即表明該車采用的發動機是渦輪增壓發動機了。相信大家都在路上看過不少這樣的車型，譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T，寶來1.8T等等。　　渦輪增壓套件　　渦輪增壓的主要作用就是提高發動機進氣量，從而提高發動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺發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。這樣也就意味著同樣一臺的發動機在經過增壓之后能夠產生更大的功率。就拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發動機來說，經過增壓之后，動力可以達到2.4L發動機的水平，但是耗油量卻比1.8發動機并不高多少，在另外一個層面上來說就是提高燃油經濟性和降低尾氣排放。　　不過在經過了增壓之后，發動機在工作時候的壓力和溫度都大大升高，因此發動機壽命會比同樣排量沒有經過增壓的發動機要短，而且機械性能、潤滑性能都會受到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓技術在發動機上的應用。 [編輯本段]二、渦輪增壓的原理最早的渦輪增壓器用于跑車或方程式賽車上的，這樣在那些發動機排量受到限制的賽車比賽里面，發動機就能夠獲得更大的功率。　　紅色為高溫廢氣，藍色為新鮮空氣　　眾所周知發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的，由于輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量的限制，因此發動機所產生的功率也會受到限制，如果發動機的運行性能已處于最佳狀態，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來增加燃料量，從而提高燃燒作功能力。因此在目前的技術條件下，渦輪增壓器是惟一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。　　我們平常所說的渦輪增壓裝置其實就是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加發動機的進氣量，一般來說，渦輪增壓都是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，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。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，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，相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速，就可以增加發動機的輸出功率了。　　大家可能會覺得渦輪增壓裝置非常復雜，其實并不復雜，渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進氣口與發動機排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進氣歧管上，最后渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內，二者同軸剛性聯接。這樣一個整體的渦輪增壓裝置就做好，你的發動機就好像電腦CPU一樣被“超頻”了。 [編輯本段]三、渦輪增壓的種類1、機械增壓系統：這個裝置安裝在發動機上并由皮帶與發動機曲軸相連接，從發動機輸出軸獲得動力來驅動增壓器的轉子旋轉，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。其優點是渦輪轉速和發動機相同，因此沒有滯后現象，動力輸出非常流暢。但是由于裝在發動機轉動軸里面，因此還是消耗了部分動力，增壓出來的效果并不高。　　2、氣波增壓系統：利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮。這種系統增壓性能好、加速性好但是整個裝置比較笨重，不太適合安裝在體積較小的轎車里面?！　?、廢氣渦輪增壓系統：這就是我們平時最常見的渦輪增壓裝置了，增壓器與發動機無任何機械聯系，實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，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，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與禍輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動機的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發動機功率及扭矩要增大20%—30%。但是廢氣渦輪增壓器技術也有其必須注意的地方，那就是泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是轉子，發動機排出的廢氣驅動泵輪，泵輪帶動渦輪旋轉，渦輪轉動后給進氣系統增壓。增壓器安裝在發動機的排氣一側，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉子的轉速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉，如此高的轉速和溫度使得常見的機械滾針或滾珠軸承無法為轉子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑，還有冷卻液為增壓器進行冷卻。　　4、復合增壓系統：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，這種裝置在大功率柴油機上采用比較多，其發動機輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，只是結構太復雜，技術含量高，維修保養不容易，因此很難普及。 [編輯本段]四、渦輪增壓發動機的缺點誠然，渦輪增壓的確能夠提升發動機的動力，不過它的缺點也有不少，其中最明顯的就是動力輸出反應滯后。我們看看前面有關渦輪增壓的工作原理就知道了，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，也就是說從你大腳踩油門加大馬力，到葉輪轉動將更多空氣壓進發動機獲得更大動力之間存在一個時間差，而且這個時間還不短。一般經過改良的渦輪增壓也要至少2秒左右來增加或者減少發動機動力輸出。如果你要突然加速的話，瞬間會有提不上速度的感覺。　　隨著技術的進步，雖然各個使用渦輪增壓的廠家都在對渦輪增壓技術進行改進，但是由于設計原理問題，因此安裝了渦輪增壓器的汽車駕駛起來的感覺是和大排量的汽車有一定詫異的。譬如說我們買了1.8T的渦輪增壓汽車，在實際的行駛之中，加速肯定不如2.4L的，但是只要度過了那段等待期，1.8T的動力同樣會竄上來，因此如果你追求駕駛的感覺的話，渦輪增壓引擎并不適合你，如果你是跑高速之類的，渦輪增壓才顯得特別有用。　　如果你的愛車經常在城市內行駛，那么就真的有必要考慮一下是否需要渦輪增壓了，因為渦輪并不是隨時都在啟動的，事實上在日常行車中，渦輪增壓的啟動機會很少，甚至不使用，這就給渦輪增壓發動機的日常表現帶來影響。就拿斯巴魯（富士）翼豹的渦輪增壓來說，它的啟動是在3500轉左右，最明顯的動力輸出點則是在4000轉左右，這時候會有二次加速的感覺，并一直持續到6000轉甚至更高。一般市內駕駛我們的換檔實際都只是在2000－3000之間，5擋能夠上到3500轉估計速度都破120了，也就是說除非你故意停留在低檔位，否則不超過120公里的時速渦輪增壓根本無法啟動。沒有渦輪增壓的啟動，你的1.8T其實也就只不過是一部1.8動力的車而已，2.4的動力只能是你的心理作用了。　　此外渦輪增壓還有維護保養方面的問題，就拿寶來的1.8T來說，6萬公里左右就要更換渦輪了，雖然次數不算多，畢竟給自己的車無形之中又增加了一筆維護保養費，這個對經濟環境還不是特別好的車主來說特別值得注意。 [編輯本段]五、渦輪增壓發動機的使用渦輪增壓器是利用發動機排出的廢氣驅動渦輪，它再怎么先進還是一套機械裝置，由于它工作的環境經常處于高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在600度以上，增壓器的轉速也非常高，因此為了保證增壓器的正常工作，對它的正確使用和維護十分重要。主要我們要遵循以下的方法：　　1、汽車發動機啟動之后，不能急踩加速踏板，應先怠速運轉三分鐘，這是為了使機油溫度升高，流動性能變好，從而使渦輪增壓器得到充分潤滑，然后才能提高發動機轉速，起步行駛，這點在冬天顯得尤為重要，至少需要熱車5分鐘以上。　　2、發動機長時間高速運轉后，不能立即熄火。原因是發動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉子軸承潤滑和用于冷卻的，正在運行的發動機突然停機后，機油壓力迅速下降為零，機油潤滑會中斷，渦輪增壓器內部的熱量也無法被機油帶走，這時增壓器渦輪部分的高溫會傳到中間，軸承支承殼內的熱量不能迅速帶走，而同時增壓器轉子仍在慣性作用下高速旋轉。這樣就會造成渦輪增壓器轉軸與軸套之間“咬死”而損壞軸承和軸。此外發動機突然熄火后，此時排氣歧管的溫度很高，其熱量就會被吸收到渦輪增壓器殼體上，將停留在增壓器內部的機油熬成積炭。當這種積炭越積越多時就會阻塞進油口，導致軸套缺油，加速渦輪轉軸與軸套之間的磨損。因此發動機熄火前應怠速運轉三分鐘作用，使渦輪增壓器轉子轉速下降。此外值得注意的就是渦輪增壓發動機同樣不適宜長時間怠速運轉，一般應該保持在10分鐘之內。　　3、選擇機油的時候一定要注意。由于渦輪增壓器的作用，使進入燃燒室的空氣質量與體積有大幅度的提高，發動機結構更緊湊、更合理，較高的壓縮比，使發動機的工作強度更高。機械加工精度也更高，裝配技術要求更嚴格。所有這些都決定了渦輪增壓發動機的高溫、高轉速、大功率、大扭矩、低排放的工作特點。同時也就決定了發動機的內部零部件要承受較高的溫度及更大的撞擊、擠壓和剪切力的工作條件。所以在選用渦輪增壓轎車車用機油時，就要考慮到它的特殊性，所使用的機油必須抗磨性好，耐高溫，建立潤滑油膜塊，油膜強度高和穩定性好。而合成機油或半合成機油恰好可以滿足這一要求，所以機油除了最好使用原廠規定機油外還可以選用合成機油、半合成機油等高品質潤滑油。　　4、發動機機油和濾清器必須保持清潔，防止雜質進入，因為渦輪增壓器的轉軸與軸套之間配合間隙很小，如果機油潤滑能力下降，就會造成渦輪增壓器的過早報廢。　　5、需要按時清潔空氣濾清器，防止灰塵等雜質進入高速旋轉的壓氣葉輪，造成轉速不穩或軸套和密封件加劇磨損。　　6、需要經常檢查渦輪增壓器的密封環是否密封。因為如果密封環沒有密封住，那么廢氣會通過密封環進入發動機潤滑系統，將機油變臟，并使曲軸箱壓力迅速升高，此外發動機低速運轉時機油也會通過密封環從排氣管排出或進入燃燒室燃燒，從而造成機油的過度消耗產生“燒機油”的情況。　　7、渦輪增壓器要經常檢查有沒有異響或者不尋常的震動，潤滑油管和接頭有沒有滲漏。　　8、渦輪增壓器轉子軸承精密度很高，維修及安裝時的工作環境要求很嚴格，因此當增壓器出現故障或損壞時應到指定的維修站進行維修，而不是到普通的修理店。 [編輯本段]六、具體型號介紹1、點評1.8T渦輪增壓發動機　　雖然車價不穩，而油價卻穩步攀升，但是在外企工作的李先生還是打算買輛車，以解上下班和周末郊游之需。都說帶T即渦輪增壓的車動力好，李先生的同事也多有買寶來1.8T的。帕薩特1.8T剛剛降了1萬多，李先生有點拿不定主意，大眾旗下的寶來1.8T、帕薩特1.8T 乃至奧迪A6/A41.8T同為1.8T渦輪增壓發動機，到底有無異同？再者，據說這種發動機在使用和保養時要多加注意，究竟是不是這樣？是否還有其他形式的渦輪增壓發動機？為此本版組織了這期有關渦輪增壓發動機的專題報道，內容詳見本版和E8版?！　∧壳皣a車中主要是南北、大眾兩家廠商推出了1.8T發動機車型。　　就1.8T發動機的異同問題，記者首先電話采訪了大眾中國汽車有限公司，對方認為這個問題由生產廠商回答比較合適，他們解答不了。記者接著就此分別電話采訪了一汽—大眾汽車銷售有限公司奧迪產品部發動機科、一汽—大眾汽車銷售有限公司動力總成工程科和上海大眾汽車銷售有限公司發動機科的產品專家，綜合結論如下。　　相同之處發動機是同一種　　據廠方的這幾位專家介紹，寶來1.8T、帕薩特1.8T 、奧迪A6 1.8T和奧迪A4 1.8T的核心技術完全相同，發動機是一樣的，因而發動機在動力輸出、零部件的選用和使用保養上，也是一致或接近的。　　不過專家也指出，“芯”相同并不等于性能表現就相同。發動機與不同的變速箱配合，表現出來的綜合性能就會有差別。　　不同之處放置形式有別 A4略作調校　　據一汽—大眾汽車銷售有限公司動力總成工程科的專家介紹，寶來發動機與另三款車的最大不同就在艙內的放置形式為橫置式，而其他三款車是縱置式。這主要與車型大小有關，帕薩特和奧迪屬B級、C級車，車身相對長，發動機比較適合縱向放在艙內，而寶來為A級車，車身緊湊，發動機適合橫放。發動機放置形式的這種變化，自然也會帶來底部結構布置的相應變化，但對發動機的性能本身沒有影響。　　至于四款車中為何奧迪A41.8T的最大功率和最大扭矩值會高于其他三款車，一汽—大眾汽車銷售有限公司奧迪產品部發動機科的專家解釋說，A41.8T在發動機的軟件上做了調整，增壓功率加大了。　　按增壓方法的不同，增壓發動機主要有四類(也有說三類)：機械增壓、廢氣渦輪增壓、復合增壓和氣波增壓。前兩者增壓發動機應用更多，豪華車中機械增壓代表車型有奔馳C200K，廢氣渦輪增壓代表車型有薩博9-3 2.0T、VOLVO S80 2.5T 和VOLVO S80 2.9T6。　　奔馳C200K 機械增壓典型　　奔馳C200K是奔馳的一款小型d級車，發動機為直列四缸1.8升排量，由于配備了機械增加器(Supercharger)，其動力輸出堪與奔馳c240的V6 2.6L發動機媲美。其240N·m最大扭矩在3000-4000轉時就能達到，而奔馳C240的最大扭矩要到4500轉時才出現。　　據專業雜志試駕人員介紹，機械增壓器從發動機直接獲得動力，所以介入直接，油門響應迅速。隨叫隨到、一氣呵成的動力輸出，幾乎感覺不到與自然進氣發動機的不同。當發動機轉速達到400轉以上時，車子的推背感和加速性更為明顯。加速流暢，無遲滯和突然爆發，正是機械增壓發動機的優勢所在。　　薩博9-3 2.0T 廢氣渦輪增壓典型　　薩博是世界上較早使用廢氣渦輪增壓(Turbo)發動機的廠商之一，經過25年的發展，其廢氣渦輪增壓技術更加爐火純青。作為一部強調運動風格的豪華轎車，薩博9-3 2.0T這款直列四缸廢氣渦輪增壓發動機，在2500轉時便可達到265N·m的最大扭矩。這種低轉速下的良好加速性，對于日常行駛非常實用。　　據專業雜志試駕人員介紹，廢氣渦輪增壓雖然有低速乏力和運轉時突兀的不足，但薩博9-3 2.0T的加速遲滯感已降低得很小，開起來與一部發動機自然吸氣的汽車區別不大。　　VOLVO S80 2.5T 廢氣渦輪增壓典型　　Volvo新款S80 2.5T的發動機具有設計先進、耐力超強、運行靈活、燃油效率高和反應快速等卓越性能。發動機形式為橫置五缸渦輪增壓，排氣量為2.5升，最大功率210hp(相當于154kw)/5000rpm，最大扭矩320N·m/1500-4500rpm，從輸出數據看，較為注重高轉速輸出。渦輪增加所產生的附加動力等于使原來2.5升的發動機提升到相當于3.0升以上。　　新款S80 2.5T怠速時相當平順，震動也相當輕微。事實上，這臺發動機是Volvo的最新科技，發動機的進氣和排氣部位都安裝了CVVT連續可變氣門正時裝置，從而確?？蓪?a href=http://www.0731nb.com/c/101056P/ target="_blank" style="color:#F60;">節氣門的變化做出迅速反應，使發動機的燃燒狀態保持最佳，即使在低轉速下運行時也可提供豐沛的驅動力。　　VOLVO S80 2.9T6 廢氣渦輪增壓典型　　S80是世界上第一輛配有橫置六缸引擎的轎車，新款S80 T60采用橫置六缸24氣門雙渦輪增壓2.9全鋁發動機，配備世界上體積最小的手自排一體電控變速箱，272匹馬力(相當于200kw)的澎湃動力在7.2秒內將這輛寬大豪華的轎車強力加速到100公里/小時，即使跑到250公里/小時的極速，電腦感應牽引力控制系統和制動分配系統也使你不必擔心車輛穩定性的控制和動力的發揮。從1800轉至5000轉均有380N·m的最大扭力輸出，在你還沒有感受到波箱換擋沖擊的情況下，你已經輕松超過所有的人?！　≈R鏈接　　1）何謂渦輪增壓發動機？　　渦輪增壓器(Turbo)實際上就是一個空氣壓縮機。它是利用發動機排出的廢氣作為動力來推動渦輪室內的渦輪(位于排氣道內)，渦輪又帶動同軸的葉輪位于進氣道內，葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當發動機轉速加快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步加快，空氣壓縮程度就得以加大，發動機的進氣量就相應地得到增加，就可以增加發動機的輸出功率了。　　渦輪增壓的最大優點是它可在不增加發動機排量的基礎上，大幅度提高發動機的功率和扭矩。一臺發動機裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器相比，可增加大約40%甚至更多。　　2）帶“T ”發動機保養秘笈　　發動機經過增壓后，零部件的結構需進行相應強化。發動機工作中產生的最高爆發壓力和平均溫度將大幅度提高，這使發動機的機械性能、潤滑性能都會受到影響，而且還會提高進氣溫度，因此增壓發動機一般都要配備一個進氣制冷裝置，以降低進氣溫度，發動機體積和重量也會相應增加。所以從使用、保養方面講，必須加強發動機的強制保養工作，注意采用正確的操縱方法。使用中應注意以下幾點：　　1.不能著車就走。發動機發動后，特別是在冬季，應讓其怠速運轉一段時間，以便在增壓器轉子高速運轉之前讓潤滑油充分潤滑軸承。所以剛啟動后千萬不能猛轟油門，以防損壞增壓器油封。　　2.不能立即熄火。發動機長時間高速運轉后，應怠速運轉3-5min再熄火。發動機工作時，有一部分機油供給渦輪增壓器轉子軸承潤滑和用于冷卻的。正在運行的發動機突然停機后，機油壓力迅速下降為零，增壓器渦輪部分的高溫傳到中間，軸承支承殼內的熱量不能迅速帶走，而同時增壓器轉子仍在慣性作用下高速旋轉，因此，發動機熱機狀態下如果突然停機，會引起渦輪增壓器內滯留的機油過熱而損壞軸承和軸。特別要防止猛轟幾腳油門后突然熄火。　　3.保持清潔。按時清潔空氣濾清器，防止灰塵等雜質進入高速旋轉的壓氣葉輪，造成轉速不穩或軸套和密封件加劇磨損。發動機機油和濾清器必須保持清潔，防止雜質進入，否則機油潤滑能力下降，從而造成渦輪增壓器的過早報廢。拆卸增壓器時，要保持清潔，各管接頭一定要用清潔的布堵塞好，防止雜物掉進增壓器內，損壞轉子。由于增壓器經常處于高溫下運轉，它的潤滑油管線因受高溫作用，內部機油容易有部分的結焦，這樣會造成增壓器軸承的潤滑不足而損壞。因此，潤滑油管線在運行一段時間后要進行清洗。　　4.經常注意檢查增壓器的運轉情況。在出車前、收車后，應檢查氣道各管的連接情況，防止松動、脫落而造成增壓器失效和空氣短路進入氣缸。當發現機油突然變臟，并且曲軸箱壓力迅速升高；機油的過度消耗等現象時，渦輪增壓器很可能有故障，必須拆下檢修。　　3）增壓發動機的種類　　主要有4大類：　　1.機械增壓系統(Supercharger)：裝置在發動機上并由皮帶與發動機曲軸相連接，從發動機輸出軸獲得動力來驅動增壓器的轉子旋轉，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。　　優點：轉子的速度與發動機轉速是相對應的，所以沒有滯后或超前，動力輸出更為流暢；　　缺點：由于它要消耗部分引擎動力，會導致增壓效率不高。　　2.廢氣渦輪增壓系統：利用發動機排出的廢氣達到增壓目的。增壓器與發動機無任何機械聯系，壓氣機由內燃機廢氣驅動的渦輪來帶動。一般增壓壓力可達180-200kPa，或300kPa左右，需要增設空氣中間冷卻器來給高溫壓縮空氣進行冷卻。國內轎車1998年開始在排量1.8的奧迪200上運用，以后又有奧迪A6的1.8T、奧迪A4 1.8T，直至帕薩特1.8T、寶來1.8T。　　優點：增加效率高于機械增壓；　　缺點：發動機動力輸出略滯后于油門的開啟，加大油門后一般需要等片刻，稍后發動機會有驚人的動力爆發。　　3.復合增壓系統：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，大功率柴油機上用的較多。復合增壓系統發動機輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，但結構過于復雜。　　4.氣波增壓系統：利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮。這種系統低速增壓性能好、加速性好、工況范圍大；但尺寸大、笨重和噪聲大。: 回答者：網友

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