turbocharging

又稱：廢氣渦輪增壓

定義：利用發動機排氣中的廢氣能量推動渦輪機，然后再由渦輪機驅動壓氣機對新鮮充量進行壓縮來提高進氣充量密度的一種增壓方式。

學科：機械工程_動力機械_內燃機_發動機設計和運行

相關名詞：葉輪 辛烷值 熱負荷 燃油經濟性

圖片來源：視覺中國

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增壓是在發動機進氣過程中預先把空氣壓縮，然后再供入氣缸，以此提高進氣密度，增加進氣量的一項技術。進氣量增加可以相應地增加循環噴油量，從而提高發動機的功率。同時，增壓不僅可以改善燃油經濟性，而且也是控制排放的有效技術之一，因而被廣泛應用。常見的增壓類型有機械增壓、廢氣渦輪增壓和氣波增壓等三種基本類型。實現進氣增壓的裝置為增壓器。

渦輪增壓器由離心式壓氣機、徑流式渦輪機以及中間體三部分組成，增壓器由兩個浮動軸承支撐在中間體內。離心式壓氣機由進氣道、壓氣機葉輪、無葉式擴壓管及壓氣機蝸殼等組成。葉輪包括葉片和輪轂，并由增壓器軸帶動旋轉。

當壓氣機旋轉時，空氣經進氣道進入壓氣機葉輪，并在離心力的作用下沿著壓氣機葉片之間形成的流道，從葉輪的中心流向周邊，然后進入葉片式擴壓管，使流速降低壓力升高。在擴壓管內空氣的大部分動能轉變為壓力能。

徑流式渦輪機是將發動機排氣的能量轉變為機械能的裝置，由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼的進口與發動機排氣管相連，廢氣經過蝸殼引導進入葉片式噴管，噴管由葉片構成漸縮形流道，使排氣的壓力轉變為動能，推動葉輪旋轉。

渦輪機葉輪、壓氣機葉輪和密封套等零件都安裝在增壓器軸上，構成渦輪增壓器轉子，轉子以超過10×10⁴r/min，最高可達20×10⁴r/min的高轉速旋轉，因此對于轉子的平衡是非常重要的。

目前在轎車上廣泛采用廢氣渦輪增壓技術，但在汽油機上也存在以下困難：

1.汽油機增壓后爆震傾向增加，因此需要使用辛烷值含量較高的汽油，提高汽油抗爆性，如95號汽油等；

2.由于汽油機混合氣的過量空氣系數較小，燃燒溫度高，因此增壓后汽油機和渦輪增壓的熱負荷大；

3.車用汽油機工況變化頻繁，使用轉速和功率范圍較寬，致使渦輪增壓器與汽油機的匹配困難；

4.渦輪增壓汽油機的加速性較差。當節氣門突然開大要求混合氣量迅速增加時，增壓轉子的慣性會使增壓器加速遲緩，發動機進氣量的增加相對滯后一段時間。

因此對于使用廢氣渦輪增壓的汽車也存在維護成本高、動力輸出響應遲滯、發動機熱負荷大等問題。

（延伸閱讀作者：吉林大學汽車工程學院工程師 王雨蒙）

責任編輯：張鵬輝