涡轮增压器的工作方式

从发动机中获取更多动力的最可靠方法之一是增加其燃烧的空气和燃料量。一种方法是添加气缸或使当前的气缸更大。有时这些变化可能是不可行的。涡轮增压可能是一种更简单，更紧凑的方法，尤其是对于售后配件。

涡轮增压器允许发动机燃烧更多燃料和空气通过将更多的圆柱体包装到现有的气缸中。涡轮增压器提供的典型增压为每平方英寸6至8磅（PSI）。由于正常的大气压在海平面为14.7 psi，因此您可以看到发动机的空气增加了约50％。因此，您希望获得更多的功率。这不是很好的效率，所以您可能会得到一种30至40％的改善反而。

效率低下的原因是，旋转涡轮机的力量不是免费的。排气流中的涡轮机增加了排气的限制。这意味着在排气笔上，发动机必须推向更高的背压。这会从同时发射的气缸中减去一点动力。

涡轮增压器被螺栓固定在排气歧管引擎。圆柱体的排气旋转涡轮，就像一个燃气轮机发动机。涡轮通过轴连接到压缩机，位于空气过滤器和进气歧管之间。压缩机将进入活塞的空气加压。

圆柱体的排气通过涡轮刀片，导致涡轮机旋转。叶片中的排气量越多，它们旋转的速度就越快。

在涡轮机的另一端，压缩机将空气泵入气缸中。压缩机是一种离心泵 - 它在其叶片的中心吸入空气，并在旋转时向外飞行。

为了处理高达200,000 rpm的速度，必须非常小心地支撑涡轮轴。大多数轴承都会以这样的速度爆炸，因此大多数涡轮增压器都使用液体或流体动力轴承。这种类型的轴承支撑轴上不断在轴周围泵送的油层上的轴。这有两个目的：它冷却轴和其他一些涡轮增压器零件，并且可以使轴旋转而不会太多摩擦。

但是您可能会有太大的提升。随着空气在压力下被涡轮增压器泵入气缸，然后被活塞进一步压缩，还有更多的危险敲。敲门之所以发生，是因为当您压缩空气时，空气的温度会升高。温度可能会升高，以在火花塞燃烧之前点燃燃料。带有涡轮增压器的汽车通常需要在更高的地方运行辛烷避免敲门的燃料。如果增强压力确实很高，则可能必须降低发动机的压缩比以避免敲门。

涡轮系统也可能使用中冷器在涡轮增压器和气缸之间。这会在到达燃烧室之前冷却空气，从而减少敲击的可能性。

为发动机设计涡轮增压器有许多权衡。在下一节中，我们将研究其中一些妥协，并了解它们如何影响性能。

涡轮增压器的主要问题之一是，当您踏上汽油时，它们不会立即提升。在产生提升之前，涡轮机需要一秒钟才能达到速度。当您踩油站时，这会产生滞后的感觉，然后在涡轮增压时汽车向前冲。

大多数汽车涡轮增压器都有废票，这允许使用较小的涡轮增压器减少滞后，同时防止在高发动机速度下旋转过快。这废票是一个使排气绕过涡轮叶片的阀。废气门感觉到增强压力。如果压力太高，则可能表明涡轮机的旋转太快，因此废气阀绕过涡轮刀片周围的一些排气装置，从而使叶片放慢速度。

一些涡轮增压器使用球轴承而不是流体轴承来支撑涡轮轴。但这不是你的常规球轴承。他们是超专有轴承由高级材料制成，以处理涡轮增压器的速度和温度。与大多数涡轮增压器中使用的液体轴承相比，涡轮轴的摩擦旋转较小。它们还允许使用稍小，较轻的轴。这有助于涡轮增压器更快地加速，从而进一步减少涡轮增压滞后。

一些引擎使用两个涡轮增压器不同的大小。较小的旋转速度非常快地旋转，减少了滞后，而较大的延迟则以更高的发动机速度接管以提供更大的提升。

当空气被压缩时，它会加热；当空气加热时，它会膨胀。因此，涡轮增压器的某些压力增加是在空气进入发动机之前加热空气的结果。为了增加发动机的功率，目标是将更多的空气分子进入气缸，而不一定是更多的气压。

一个中冷器或者充电空气冷却器是看起来像散热器的附加组件，除了空气通过内部以及中冷器的外部。进气空气通过冷却器内的密封通道，而发动机冷却风扇吹过散热器。

中冷器通过在压缩机进入发动机之前冷却加压空气来进一步增加发动机的功率。这意味着，如果涡轮增压器以7 psi的速度运行，则冷却系统将放置在7 psi的凉爽空气中，这比较浓的空气含量比暖空气含有更多的空气分子。

涡轮增压器也有助于高海拔，空气密度较小。普通发动机将在高海拔地区降低功率，因为​​在活塞的每一笔行程中，发动机都会获得较小的空气。涡轮增压发动机的功率也可能降低，但是减少的发动机将不那么戏剧性涡轮的空气压缩能力将抵消较薄的空气的大部分效果。

当今汽车中的燃油喷射系统依赖于排气中的氧气传感器来确定空气与燃料的比率是否正确，因此，如果添加涡轮增压，它们将自动增加燃油流量。如果将涡轮增压器添加到燃油式汽车中，则该系统可能无法提供足够的燃料。已编程为控制器的软件将不允许它，或者泵和喷油器无法提供它。在这种情况下，必须进行其他修改，以从涡轮增压器中获得最大收益。

最初出版：2000年12月4日