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[原創] 有关涡轮增压跟机械增压的知识。

有关涡轮增压跟机械增压的知识。

有关涡轮增压跟机械增压的知识。
当人们提到赛车或高性能车时,免不了会伴随着涡轮增压。涡轮增压也应用在大型的柴油引擎上。涡轮增压可以有显著的马力增长without减少车重,这就是为什么涡轮增压这么受欢迎的原因。
涡轮增压是一种压力感应系统,它压缩空气进去引擎燃烧室,挤压更多的空气进去汽缸也就是说有更多的燃料喷射出来以得到更多的爆发能量,一个有涡轮增压的引擎比一副没增压的引擎拥有更好的马力重量比。
为了达到增压,turbo使用的是引擎排出的废气来推动涡轮,涡轮本体可以以最高每分钟150,000转的速度来转动-那也就是说高过任何的一种的引擎的速度的。而当它安装在排气部分时,涡轮的温度也相当的高。

基础

要增加更多的马力的方法除了在汽缸里增加空气跟燃料之外也别无他法-除了增加汽缸数或曠缸,有时上述的方法不可行因为关系到引擎的原本设计。但如果是装上涡轮的话会来的简单些。




inside a Turbocharger


涡轮是直接装在排气集管上,所以是直接由引擎排出来的废气来推动,涡轮是由一支轴连接到接在空冷器跟进气歧管之间的压缩轮那,当涡轮转动也就推动压缩器压缩空气进而把空气送进活塞。


以上是涡轮气流的简介图



以下是涡轮的横切图








从汽缸里排出来的废气经过涡轮叶片使它转动,更多的废气经过就转得越快。
另一边的压缩器是一种离心泵来的,它把从集气箱里来的空气卷进去中心叶片然后把压缩了的空气猛力的排去空冷器以进行冷化才进去燃烧室里(冷化的原因是如果太高温的空气进去的话不利于燃烧而影响到燃烧效率。)


以下是一些让大家能比较明白些的图表










涡轮压缩器




这就是porsche的叶片可变式涡轮



(它能根据转速而变更叶片的角度来调节进气的多寡从而避免了大多数的涡轮迟滞)


为了让涡轮能在高达150,000转高温高速的苛刻工作环境下生存,涡轮的轴承必须要很好的支撑着涡轮才行。如果是普通的轴承的话很快就会爆裂,所以最常见的轴承是液压轴承。这种轴承的轴承座是由一层薄薄不断供应着的油来使它保持润滑。油层包围着的原因是为了使得涡轮长时间保持润滑和维持温度别让涡轮本体的温度太过高以影响涡轮的正常操作以避免涡轮爆裂的窘境。

设计的考量
涡轮的其中一个大问题就是就算你大脚油门也不能马上的给你力量回馈,因为它需要些些的时间来达到预订的速度来达成预设的增压值。这就是大家为什么会感觉到踩油门却不太肯去的原因,而涡轮做动时却又会感受到一股狂暴的加速力涌出来,这就是大家俗称的turbo lag。

其中一个解决方案就是减少旋转部件的惯量,大体上就是减轻涡轮重量。减轻了重量的话就能使得涡轮跟压缩器能更快地加速和能更快的达到预设的增压值。一个根本的方法就是把涡轮做的小些,这也就是为什么有大号跟小号涡轮的由来。小号的涡轮能于引擎低转速时更快的达到boost,但在高转速时没啥作用,因为在高转时需要高流量的空气供应它不能提供,另一个原因是高速转动时比较危险因为大量排出的废气难以通过它那小流量的涡轮。

一个比较大的涡轮系统能在引擎高转速时提供更高的增压值,但伴随而来的是更大的涡轮迟滞感,原因是更重及大的涡轮叶片使到排出的废气在低转时难以推动它。但也还有其他的解决方案能解决这个问题。
每个汽车涡轮系统都有一个叫做泄压器的东西。这个装置的功用是能减少涡轮迟滞的现象,它能预防在引擎高速转动时涡轮转的太过快。泄压器是一个装在涡轮旁的一的阀门,这个装置能感应涡轮里的压力。当它感应到涡轮里的压力太高时(压力高也就代表涡轮叶片转的太快)能让多余的废气从这个阀门排出去一降低涡轮内里的压力以让它慢下来。

wastegate,简称泄压器


(红色那块就是)

有的涡轮用的轴承是滚珠轴承以替代液压轴承,但不是我们平常可以见到的普通的滚珠轴承—他们是用更高等的原料及更精准的制作以应付涡轮的高速跟高温。滚珠轴承比常用的液压轴承转动时能有更少的摩擦力,如果用上滚珠轴承的话就能更加的减少涡轮轴的重量。这能使得涡轮能能快的做动及减少涡轮迟滞的现象。
而陶瓷涡轮叶片是一种更轻及更坚硬的陶瓷做成的,而效果也是如上。
有的引擎用上了两个不同尺寸的涡轮来增加马力的。小一点的则负责低转时的运作,当到了一定的正压时到了高转就由大颗的涡轮来接手负责高转的部分。

涡轮增压的一些周边改装品


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