当代主流涡轮增压技术解密.docx

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当代主流涡轮增压技术解密

当代主流涡轮增压技术解密

现代的汽车工业向着高效、节能两方面不断的努力和发展，因此面世的汽车才

能越来越完美。

为了实现这个目标，很多其它领域的技术也被借鉴到了汽车的身

上，涡轮增压就是其中一项非常重要的技术。

涡轮最早运用在飞机制造上，直到

1976年改行制造汽车的萨博才首次将涡轮增压技术使用在了saab99Turbo的身上

，这也是现在众多涡轮增压车型的鼻祖。

涡轮增压这个概念对大多数人来说已经司空见惯了，大多数人认为涡轮增压就是

形容汽车发动机的一个性能标志，带“T”的车比不带“T”的性能好、动力强，

仅此而已。

有一定汽车知识的人或者初级车迷大概能了解涡轮的工作原理，并且

可以解释汽车增压的原理，例如机械增压和涡轮增压的区别。

而少数资深车迷或

者汽车圈的从业者才能解释的清楚废气涡轮的工作原理、存在的意义、优缺点和

如何使用涡轮才能帮助发动机更好的运转工作。

那么下面我们就给大家介绍一下

现代主流涡轮增压技术的特点和区别。

涡轮增压之所以如此普及是与它高效节能的特性分不开的。

顾名思义，废气涡轮

是由发动机运转产生的废气排放来驱动的。

一般的发动机大约有1/3的能耗浪费在

排气上，而这些浪费的能耗通过涡轮又重新利用，这也是涡轮增压相比机械增压

的优势所在。

当然涡轮增压也有明显的缺点，涡轮迟滞现象是最大的诟病，它无

法做到自然进气发动机那样平顺自如的动力输出，在加速的时候往往会给人一种

加速度的感觉，虽然这样在直线加速的时候很过瘾，但是你会因为动力不能“随

叫随到”而苦闷。

普通的放气阀涡轮增压器

这种涡轮就是我们平时接触到的最普遍的废气涡轮，涡轮增压装置其实就是一种

空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量。

它的原理是利用发动机排出

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，使之增压进入汽缸。

当发动机转速增快，排气速度加

快同时带动连杆另一端的叶轮也越来越快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空

气的压力和密度增大可以使燃烧更充分产生更大的动力，相应增加燃料量和调整

一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。

这种涡轮一般需要发动机

比较高的转速配合，介入要求比较高，所以涡轮的迟滞现象是最明显的。

涡轮增压发动机由于工作原理的关系，长时间激烈驾驶很容易温度过高，而且保

养费用比一般的自然进气发动机要高很多，再加上使用寿命的问题，所以一直以

来有很大一部分消费者认为涡轮增压没有必要。

双流道涡轮增压器

这个名字很多人可能没听说过，但是如果说起BMW的双涡管单涡轮是不是就很熟悉

了，其实就是叫法不同但原理相同。

在设计上，双流道涡轮增压器设计有两个排

气口，以4缸发动机为例，1缸和4缸排气通过一个涡管排气，2缸和3缸则通过另一

个涡管排气，两组排气互不相干。

这样设计的原因是因为在单个气缸工作时，产

生气体的脉冲谐振，影响其他缸体的排气效率，使下一个将要工作的气缸回压增

大。

当气缸工作时，有一段重叠时间内气缸的进气气门和排气气门都在开启状态

，这时下一个气缸已经点火排气，这个极短的时间里，如果1缸和3缸排气管相通

，这将造成前一个缸体进气空气减少，导致下一个循环的总功率下降。

再讲明白一点就是一般的4缸发动机点火顺序为1-3-4-2缸，当1缸完成做功循环后

，接下来是3缸做功，由于1缸和3缸的排气管不相连，所以互相之间没有干涉影响

。

3缸做功完毕之后是4缸做功，这里还是互相不干扰，4缸再之后是2缸，循环反

复，每次做功和进气都不受影响，达到最大的进气量。

比普通单涡管增压器的进

气燃烧效率要高7%～8%，也就是说性能比单涡管单涡轮提高了7%～8%。

同时由于效率提高了，完成同样的加速表现需要的燃油要小，增加了燃油经济性。

BMWN553.0T发动机使用的也是双流道技术，直列6缸的点火顺序为1-5-3-6-2-4

，也就是123缸一组，456缸一组。

这样每个缸体做功之后都不会影响下一个缸做

功。

这款N55发动机最大输出306马力，惊人的是扭矩输出竟然可以在1200-5000转

之间都达到峰值的400牛米，这使得体形庞大的535iGT能做到6.3秒的百公里加速

成绩，双流道技术的发明很好的改善了涡轮介入的条件，是涡轮增压车型在低转

速的情况下也能开始工作。

VTG可变截面涡轮增压器

可变截面涡轮（VTG）不是一个新的概念，它通常运用在柴油发动机上，首款汽油发

动机的可变截面涡轮增压器是由博格华纳公司为保时捷研制的。

在这里插上一句

，因为汽油发动机的工作温度远高于柴油发动机，所以可变截面涡轮在汽油发动

机上还没有过，博格华纳这款涡轮可以在1050°的高温下工作。

VTG技术的核心部分就是可调涡流截面的导流叶片，涡轮的外侧增加了一环可由电

子系统控制角度的导流叶片，它们像一圈可以延展的叶片半径分布在叶轮外围，

在系统工作时，通过调整叶片角度，可以控制流过涡轮叶片的气体的流量和流速

，从而控制涡轮的转速。

当发动机低转速排气压力较低的时候，导流叶片打开的

角度较小。

此时导入涡轮处的空气流速就会加快，增大涡轮处的压强，从而可以

更容易推动涡轮转动，并且有效减轻涡轮迟滞的现象，也改善了发动机低转速时

的响应时间和加速能力。

而在随着转速的提升和排气压力的增加，叶片也逐渐增

大打开的角度，在全负荷状态下，叶片则保持全开的状态，减小了排气背压，从

而达到一般大涡轮的增压效果。

此外，由于改变叶片角度能够对涡轮的转速进行

有效控制，这也就实现对涡轮的过载保护，因此使用了VTG技术的涡轮增压器都不

需要设置排气泄压阀。

保时捷911Turbo在使用了VTG可变截面涡轮增压器搭配3.8升发动机的条件下，就

压榨出了500马力和650牛米的最大扭矩。

还能在超增压模式下，将动力提升到530

马力，最大扭矩提升到惊人的700牛米。

最难能可贵的是，这台发动机在VTG技术

的帮助下，从每分钟1950-5000转的范围内都可以维持650牛米的最大扭矩，在低

转速下基本察觉不到涡轮迟滞情况。

涡轮增压技术的发展

涡轮增压技术是个很复杂的话题，并不是任何发动机都适合使用这项技术，也并

不是一款涡轮增压器可以搭配任何的发动机，每款涡轮增压发动机的背后都是非

常缜密的测试和计算，只有这样才能将有效的动能发挥的极致，从而减少能量的

浪费。

文章中我们主要介绍了目前比较流行的涡轮增压技术，没有介绍到的涡轮

增压器还有很多种，但是终结为一点，涡轮增压确实可以有效的使小排量的节能

发动机发挥出大排量的强劲动力，而且随着涡轮增压技术的不断革新，现有的缺

点也会一点一点的改善，将来的涡轮车型一定会更加丰富，并且赢得消费者的喜

爱。