专业知识

涡轮增压器成为了提高发动机动力性能的主流方向，被认为是“发动机的救世主”。

（一）前言

按照发动机进气方式的不同，分为自然吸气发动机和增压进气发动机两大类。增压发动机通过压缩机提升发动机进气能力，向发动机送入更多的空气，使燃料高效燃烧，从而达到提高功率输出的目的。

图一：涡轮增压器和机械增压器

增压发动机按照驱动增压器所用能量来源的不同，可以分为涡轮增压（Turbo Supercharger / Turbocharger）和机械增压（Mechanical Supercharger / Supercharger）两种。

简单来说，涡轮增压是利用引擎排放废气时的气流来驱动压缩机，而机械增压器直接利用发动机曲轴的动力来驱动增压器，因而，涡轮增压具有更高的能效。

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。

（二）工作原理

图二：涡轮增压器工作原理示意图

涡轮增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。

在现有的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在“工作效率不变”的情况下增加“输出功率”的机械装置，已经成为提高发动机动力性能的主流方向。因此，涡轮增压器被认为是“发动机的救世主”。

（三）性能体现

首先，涡轮增压器的最大优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力。一般而言，加装涡轮增压器后的发动机功率和转矩要增大20%~30%，甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量的发动机经增压后，可以产生较大排量发动机相同的功率。因此，发动机在采用了涡轮增压器技术后，还能提高燃料经济性和降低尾气排放。

其次，涡轮增压发动机在高海拔地区输出功率几乎不会发生变化。高海拔地区大气压力较低，自然吸气发动机的功率损耗问题变得更加严重。而涡轮增压发动机内部工作压力恒定不变，与外界环境压差变大，其涡轮性能在高海拔地区反而会提升，有力地补偿了外界气压较低这一不利条件。

另外，涡轮增压器还能发挥降噪的作用。由于发动机整机体积减小，噪音辐射面也相应减少，因此在输出功率相同的情况下，与自然吸气发动机相比，涡轮增压发动机工作噪声更小。

（四）技术发展

相对于涡轮发动机这么多卓越的优点，它的核心部件可以简单到一个气泵。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。虽然原理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，涡轮增压器还要与发动机严密匹配，否则就会降低发动机的效率甚至造成损坏。

涡轮增压技术是未来科技发展的重要阵地。今天，涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小、转速更高，空气压缩比更优。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，集成化、智能化的涡轮增压产品及系统将是未来技术发展大势所趋。