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[摘 要]随着汽车工业的发展，废气涡轮增压器使用在发动机的车型现在越来越多，它的基本结构和工作原理又如何，涡轮增压优势到底有哪些它的弊端又是什么？所有一切，我们都需要从涡轮增压系统的基本原理谈起。
[关键词]废气 涡轮增压器 原理 利弊
中图分类号：F366.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0311-01
前言
涡轮增压最早是用在上个世纪20年代，主要给老式的活塞式飞机发动机提供高空飞行是更多进气量。现在移植到了汽车上，其技术结构经受了近百年考验，算得上比较成熟的技术，也是欧洲机械工业和汽车制造偏爱的发动机类型。随着国际厂商的大举进入，中国市场上配备涡轮增压发动机的车型越来越多，而自主品牌也逐渐开始了带“T”发动机的研发与生产。“T车”不仅在公商务领域独树一帜，如今也在向家轿市场渗透。
废气
废气就是平常所说的汽车尾气，它从消声器中排出是带有动力，如果利用好这种废气能力就可以冲击涡轮叶片从而在进气时压缩更多的空气进入汽缸。在消声器之前，这种废气带来的能量是相当大的。假如给我们一台平常的自然吸气发动机加上了涡轮增压部件，那就成了废气涡轮增压发动机了。涡轮增压不仅仅是废气一种形式，还有机械式增压以及废气/机械式复合增压形式。不管是什么涡轮增压形式，增加进气压力的原理是一样的。
涡轮增压器
涡轮增压器本体因涡轮的外形与蜗牛背上的壳或海产摊内的海螺十分近似而得名，它是提高容积效率的核心部件，其基本结构分为：进气端、排气端和中间的连接部分。进气端包括压气机壳体、压气机出风口、压气机叶轮。而排气端包括涡轮壳体， 其中包括涡轮进风口、涡轮出风口、涡轮叶轮。在两个壳体间负责连接两者的，还有一个轴承室，安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮，应付上万转速的涡轮轴，以及与之对应的机油入口、机油出口等（甚至包括水入口和出口）。
涡轮轴
涡轮轴看起来只是简单的一根金属管，但实际上它是一个肩负120000-160000rpm 转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承结构，而新近出现的滚珠轴承逐渐成为涡轮轴发展的趋势。它确实只是一根金属管，其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热，因此才能高速地转动。
涡轮叶轮
涡轮叶轮的叶片型式，可分为“水车式” 叶片（外形是直片设计，让废气冲撞而产生回旋力量，直接与回转运动结合），及“风车式”叶片（外形为弯曲型叶片设计，除了利用冲撞的力量以外，还能有效利用气流进入叶片与叶片之间，获取废气膨胀能量）。涡轮叶轮的轮径及叶片数会影响马力线性，理论上来说，叶片数愈少，低速响应较差，但高速时的爆发力与持续力却不是多叶片可比拟的。
压气机叶轮
叶片是涡轮的动力来源。但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用，因此叶片外形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有效率地推挤入压缩信道视为首要任务，然后再加以决定其形状。一般原厂涡轮的压气机叶轮都使用全叶片的设计，即叶片是整片从顶端到末端的设计。而为了增加吸入空气的通路面积，提升高速回转时的效率，目前已出现了许多在全叶片旁穿插安装半块叶片的叶轮（此种设计多出现在改装品上）。
废气涡轮增压工作原理
我们希望用以下简单的步骤让你明白涡轮增压的工作顺序，从而便能清楚了解涡轮增压系统的工作原理。
一、发动机排出的废气，推动涡轮排气端的涡轮叶轮，并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮也同时转动。
二、压气机叶轮把空气从进风口强制吸进，并经叶片的旋转压缩后，再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩，这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。
三、有的发动机设有中冷器，以此降低被压缩空气的温度、提高密度，防止发动机产生爆震。
四、被压缩（并被冷却后）的空气经进气管进入汽缸，参与燃烧做功。
五、燃烧后的废气从排气管排出，进入涡轮，再重复以上（一）的动作。
涡轮增压发动机的利弊
涡轮增压发动机相比普通自然吸气发动机的优势主要是以下两点：首先是涡轮增压可以在排量较小的情况下提供更大的功率和扭矩。涡轮增压器强制将空气压入气缸，以增加空气的充入量，同时燃油的喷射量也会相应增加，使涡轮增压发动机的功率比自然吸气型发动机的功率增加了20-40%。由于燃烧完全，机械效率提高，燃油消耗相对降低，尾气也有大的改善。同时还依靠增压的方式来扩大发动机的功率范围，（不像某些发动机系列通过扩大缸径的方法达到）它可不改变缸径，缸体，缸盖等零部件，因此这些部件完全可以通用，这就大大降低了 生产成本，减少了市场配件的品种，而使发动机单元功率质量大大的减少。其次是涡轮增压也在理论层面上提供更好的油耗表现。为何说理论上，下面我们会有一个具体分析。从我们使用经验以及针对涡轮增压车主的了解来说，一般1.8T涡轮增压动力油耗相当于普通自然吸气2.0-2.4升车型油耗。这也很正常，本来涡轮增压只是在相同的汽缸体积增加更多压力，从而获得更好的功率和扭矩表现。空气压力加大，汽油消耗也不会太低。所以依靠涡轮增压省油不是太现实的。不过如果是市内行驶的话，在堵车严重或者红绿灯比较多的情形下，涡轮增压车型还是能够依靠较小的排量实现节油目的。这个道理很简单，比如1.8T涡轮增压如果技术指标同等与于2.3升自然吸气动力单元。同样怠速或慢速情况下，涡轮增压其实也没有启动，只是等于一台普通的1.8升自然吸气发动机，自然要比2.3升发动机节油了。
有利也有弊，涡轮增压发动机的主要两个不足也比较突出。首先是保养费用较高，相比普通自然吸气车型，涡轮增压车辆的保养费用一般都要更高一些。“高温”是涡轮增压器运作时面临的最大考验。涡轮运转时，首先接触的便是由引擎排出的高温废气（第一热源），其推动涡轮叶轮并带动了另一侧的压气机叶轮同步运转。整个叶片轮轴的转速动辄120000-160000rpm。所以涡轮轴高速转动所产生的热量非常惊人（第二热源），再加上空气经压气机叶轮压缩后所提高的温度（第三热源），这三者成为涡轮增压器最最严峻的高温负担。涡轮增压器成为一个集高温原件于一体的独立工作系统。所以“散热”对于涡轮增压器非常重要。涡轮本体内部有专门的机油道（散热及润滑），有不少更同时设计有机油道以及水道，通过油冷及水冷双重散热，降低增压器温度。
涡轮增压发动机的高机械加工精度，严格的装配技术。这些都决定了涡轮增压发动机处于高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工况下。所以在选用涡轮增压发动机使用的机油时，要求所用的机油必须具有良好的抗磨、耐高温性，容易建立高强度油膜。目前的合成机油或半合成机油都可以满足这一要求，所以除了使用 厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。
其次涡轮增压发动机需精心使用，冷启动后不能急加油，应先怠速运转三到五分钟，这是为了使机油温度升高，流动性能改善，从而使涡轮增压器轴承得到充分润滑，这一点在冬季尤为重要。否则易使增压器转子轴、轴承、密封环等部件因缺油而早期磨损。发动机在带有负荷或长时间高速运转后，不能马上熄火。因为发动机正常工作时，机油泵会向涡轮增压器输送机油，用于转子轴承的润滑和冷却，发动机突然熄火后，油泵停止工作，机油压力迅速降为零，机油润滑中断，涡轮增压器运转产生的热量就无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间的轴承支撑壳上，轴承支承壳内的热量不能迅速被带走散失掉，而增压器的转子仍在惯性作用下做着高速旋转。这样就可能造成涡轮增压器转轴与轴套之间“烧死”而损坏轴承和转轴。
参考文献
[1] 《柴油机涡轮增压技术》.机械工业出版社.1999.09.
[2] 于世元.《涡轮增压器原理、结构和使用》.国防工业出版社.1985.
[关键词]废气 涡轮增压器 原理 利弊
中图分类号：F366.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0311-01
前言
涡轮增压最早是用在上个世纪20年代，主要给老式的活塞式飞机发动机提供高空飞行是更多进气量。现在移植到了汽车上，其技术结构经受了近百年考验，算得上比较成熟的技术，也是欧洲机械工业和汽车制造偏爱的发动机类型。随着国际厂商的大举进入，中国市场上配备涡轮增压发动机的车型越来越多，而自主品牌也逐渐开始了带“T”发动机的研发与生产。“T车”不仅在公商务领域独树一帜，如今也在向家轿市场渗透。
废气
废气就是平常所说的汽车尾气，它从消声器中排出是带有动力，如果利用好这种废气能力就可以冲击涡轮叶片从而在进气时压缩更多的空气进入汽缸。在消声器之前，这种废气带来的能量是相当大的。假如给我们一台平常的自然吸气发动机加上了涡轮增压部件，那就成了废气涡轮增压发动机了。涡轮增压不仅仅是废气一种形式，还有机械式增压以及废气/机械式复合增压形式。不管是什么涡轮增压形式，增加进气压力的原理是一样的。
涡轮增压器
涡轮增压器本体因涡轮的外形与蜗牛背上的壳或海产摊内的海螺十分近似而得名，它是提高容积效率的核心部件，其基本结构分为：进气端、排气端和中间的连接部分。进气端包括压气机壳体、压气机出风口、压气机叶轮。而排气端包括涡轮壳体， 其中包括涡轮进风口、涡轮出风口、涡轮叶轮。在两个壳体间负责连接两者的，还有一个轴承室，安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮，应付上万转速的涡轮轴，以及与之对应的机油入口、机油出口等（甚至包括水入口和出口）。
涡轮轴
涡轮轴看起来只是简单的一根金属管，但实际上它是一个肩负120000-160000rpm 转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承结构，而新近出现的滚珠轴承逐渐成为涡轮轴发展的趋势。它确实只是一根金属管，其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热，因此才能高速地转动。
涡轮叶轮
涡轮叶轮的叶片型式，可分为“水车式” 叶片（外形是直片设计，让废气冲撞而产生回旋力量，直接与回转运动结合），及“风车式”叶片（外形为弯曲型叶片设计，除了利用冲撞的力量以外，还能有效利用气流进入叶片与叶片之间，获取废气膨胀能量）。涡轮叶轮的轮径及叶片数会影响马力线性，理论上来说，叶片数愈少，低速响应较差，但高速时的爆发力与持续力却不是多叶片可比拟的。
压气机叶轮
叶片是涡轮的动力来源。但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用，因此叶片外形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有效率地推挤入压缩信道视为首要任务，然后再加以决定其形状。一般原厂涡轮的压气机叶轮都使用全叶片的设计，即叶片是整片从顶端到末端的设计。而为了增加吸入空气的通路面积，提升高速回转时的效率，目前已出现了许多在全叶片旁穿插安装半块叶片的叶轮（此种设计多出现在改装品上）。
废气涡轮增压工作原理
我们希望用以下简单的步骤让你明白涡轮增压的工作顺序，从而便能清楚了解涡轮增压系统的工作原理。
一、发动机排出的废气，推动涡轮排气端的涡轮叶轮，并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮也同时转动。
二、压气机叶轮把空气从进风口强制吸进，并经叶片的旋转压缩后，再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩，这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。
三、有的发动机设有中冷器，以此降低被压缩空气的温度、提高密度，防止发动机产生爆震。
四、被压缩（并被冷却后）的空气经进气管进入汽缸，参与燃烧做功。
五、燃烧后的废气从排气管排出，进入涡轮，再重复以上（一）的动作。
涡轮增压发动机的利弊
涡轮增压发动机相比普通自然吸气发动机的优势主要是以下两点：首先是涡轮增压可以在排量较小的情况下提供更大的功率和扭矩。涡轮增压器强制将空气压入气缸，以增加空气的充入量，同时燃油的喷射量也会相应增加，使涡轮增压发动机的功率比自然吸气型发动机的功率增加了20-40%。由于燃烧完全，机械效率提高，燃油消耗相对降低，尾气也有大的改善。同时还依靠增压的方式来扩大发动机的功率范围，（不像某些发动机系列通过扩大缸径的方法达到）它可不改变缸径，缸体，缸盖等零部件，因此这些部件完全可以通用，这就大大降低了 生产成本，减少了市场配件的品种，而使发动机单元功率质量大大的减少。其次是涡轮增压也在理论层面上提供更好的油耗表现。为何说理论上，下面我们会有一个具体分析。从我们使用经验以及针对涡轮增压车主的了解来说，一般1.8T涡轮增压动力油耗相当于普通自然吸气2.0-2.4升车型油耗。这也很正常，本来涡轮增压只是在相同的汽缸体积增加更多压力，从而获得更好的功率和扭矩表现。空气压力加大，汽油消耗也不会太低。所以依靠涡轮增压省油不是太现实的。不过如果是市内行驶的话，在堵车严重或者红绿灯比较多的情形下，涡轮增压车型还是能够依靠较小的排量实现节油目的。这个道理很简单，比如1.8T涡轮增压如果技术指标同等与于2.3升自然吸气动力单元。同样怠速或慢速情况下，涡轮增压其实也没有启动，只是等于一台普通的1.8升自然吸气发动机，自然要比2.3升发动机节油了。
有利也有弊，涡轮增压发动机的主要两个不足也比较突出。首先是保养费用较高，相比普通自然吸气车型，涡轮增压车辆的保养费用一般都要更高一些。“高温”是涡轮增压器运作时面临的最大考验。涡轮运转时，首先接触的便是由引擎排出的高温废气（第一热源），其推动涡轮叶轮并带动了另一侧的压气机叶轮同步运转。整个叶片轮轴的转速动辄120000-160000rpm。所以涡轮轴高速转动所产生的热量非常惊人（第二热源），再加上空气经压气机叶轮压缩后所提高的温度（第三热源），这三者成为涡轮增压器最最严峻的高温负担。涡轮增压器成为一个集高温原件于一体的独立工作系统。所以“散热”对于涡轮增压器非常重要。涡轮本体内部有专门的机油道（散热及润滑），有不少更同时设计有机油道以及水道，通过油冷及水冷双重散热，降低增压器温度。
涡轮增压发动机的高机械加工精度，严格的装配技术。这些都决定了涡轮增压发动机处于高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工况下。所以在选用涡轮增压发动机使用的机油时，要求所用的机油必须具有良好的抗磨、耐高温性，容易建立高强度油膜。目前的合成机油或半合成机油都可以满足这一要求，所以除了使用 厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。
其次涡轮增压发动机需精心使用，冷启动后不能急加油，应先怠速运转三到五分钟，这是为了使机油温度升高，流动性能改善，从而使涡轮增压器轴承得到充分润滑，这一点在冬季尤为重要。否则易使增压器转子轴、轴承、密封环等部件因缺油而早期磨损。发动机在带有负荷或长时间高速运转后，不能马上熄火。因为发动机正常工作时，机油泵会向涡轮增压器输送机油，用于转子轴承的润滑和冷却，发动机突然熄火后，油泵停止工作，机油压力迅速降为零，机油润滑中断，涡轮增压器运转产生的热量就无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间的轴承支撑壳上，轴承支承壳内的热量不能迅速被带走散失掉，而增压器的转子仍在惯性作用下做着高速旋转。这样就可能造成涡轮增压器转轴与轴套之间“烧死”而损坏轴承和转轴。
参考文献
[1] 《柴油机涡轮增压技术》.机械工业出版社.1999.09.
[2] 于世元.《涡轮增压器原理、结构和使用》.国防工业出版社.1985.