渦輪增壓是什么意思

關注：25 發布時間：2021-08-10 18:27:30

如今，“渦輪增壓”已經成為許多車手的口頭禪。其中，黃金組合dsg tsi以“行業”的姿態引*著國產渦輪車的浪潮。即使是現在，國內自主品牌也紛紛開發出自己的渦輪車型，有渦輪車不好意思和別人打招呼的傾向。那么小編想問你，渦輪是哪個渦輪增壓器？另一個叫什么？渦輪葉片的尺寸和設計有什么作用？渦輪增壓器內部是什么結構？不懂就趕緊看文章。

問：渦輪增壓器有哪些部件？

老師：典型的渦輪增壓器一般由壓縮機殼體、壓縮機葉輪、連接軸(芯)、渦輪殼體和渦輪等組成。芯由油封環(油環)、推力軸承、擋油板(背板)和浮動軸承(銅套)或球軸承組成。

問：渦輪增壓器的工作原理？

老師：渦輪增壓器的工作原理是利用發動機在爆款沖程后產生的高溫高速廢氣的能量。廢氣從氣缸排出后，流入排氣側渦輪蝸殼，帶動排氣側渦輪葉片旋轉。同時，排氣側渦輪葉片的高速旋轉驅動同軸連接的壓縮機蝸殼內的壓縮機葉輪壓縮流過該型式的空氣。壓縮空氣經中冷器(interper)冷卻后，成為具有一定壓力和高密度的新鮮空氣，流經節氣門和進氣歧管，然后進入氣缸燃燒。隨著氣壓和密度的增加，可以燃燒更多的燃油，通過相應增加燃油量和調整發動機參數，可以提高發動機的輸出功率。

圖片：渦輪增壓器機身。

圖：超過使用壽命后報廢的渦輪機的分解圖。我們可以看到，渦輪機體分為壓氣機殼體(左)、核心(中)和渦輪殼體(右)。

圖片：豐田86搭載了greddy的渦輪套件，使得原本200馬力的86在渦輪的鞭策下爆發出246.42馬力，25kg/m的扭矩輸出。

圖片：安裝渦輪增壓器時，香蕉，進排氣，中冷器，油冷卻等。所有這些都需要相應升級，以匹配渦輪機，從而達到比較佳使用效果。

圖：當然，汽輪機處的高溫必須小心處理，此時合理的管道設計和隔熱處理尤為重要。

在問：?浮動軸承和滾珠軸承有什么區別

老師：浮動軸承實際上是套在軸上的浮動軸承，即銅套。銅套與軸和軸承座之間有間隙，形成雙層油膜。銅套浮動在軸和軸承座之間。一般內層間隙在0.05mm左右，外層間隙在0.1mm左右.軸承壁厚約3 ~ 4.5 mm，材質為鉻銅合金。軸承表面鍍一層鉛錫合金或金屬銦，厚度約0.005 ~ 0.008 mm，增壓器工作時，銅套在軸和軸承座之間轉動。

滾珠軸承在高性能車輛中更常見。顧名思義，滾珠軸承是在渦輪軸上安裝滾珠來代替浮動軸承中的油的地方。球軸承的優點恰恰與浮動軸承相反：摩擦力更小，渦輪滯后效應更低，更有利于壓功率極限；它可以有效地控制渦輪軸的動力學。油壓和質量可以稍微降低，間接提高了汽輪機的使用壽命。它的缺點很明顯，就是使用壽命不如浮動軸承，一般在7-8萬km達到壽命極限，而且價格昂貴，維修困難。然而，滾珠軸承仍然是高性能車輛上的主流設備，因為它們在提高功率方面非常有吸引力。

但是滾動軸承的成本一般是浮動軸承的2-2.5倍，所以很多車廠出于成本原因不使用滾珠軸承；然而，在20世紀90年代早期，許多日本渦輪模型使用滾珠軸承。比如日產rb25deet采用加勒特制造的陶瓷球軸承；配sr20det的s15也用加勒特gt28r球軸承，gtr33 rb26deet用兩個gt22r球軸承；現在的gtr35不使用球軸承，而是使用浮動軸承渦輪。

圖：此圖為浮動軸承內部結構，中心軸左右兩側有銅套，防止油滲入蝸殼，導致油進入進排氣管造成不必要的損失。

圖：此圖為球軸承內部結構，比浮動軸承簡單。球體設計使渦輪反應更快；由于球軸承有效減少滾動摩擦，不需要太多油潤滑，有利于功率極限壓下，也能改善渦輪燒油現象。通過旋轉兩種渦輪的葉輪，可以清晰的感覺到滾珠軸承渦輪旋轉更平穩，而浮動軸承由于內部油的阻力難以旋轉。

圖片：這張桌子有哪些部分？讓我們一起探索。

圖：渦輪增壓器中的壓縮機外殼。

圖片：渦輪增壓器中的渦輪殼體。

圖片：渦輪增壓器的運動。(該運動已從報廢的渦輪增壓器上移除)

圖：從左到右依次為背板、壓縮機葉輪(圖中未顯示)、推力軸承、銅套(因機芯內部損壞無法拆卸)、機芯外殼、銅套、連接軸和渦輪。

圖片：這是老師專門為國內團隊設計的改進型渦輪機芯；由于渦輪體積小，銅套不采用分體結構，而是采用一體化設計，可以有更好的強度和耐用性。

圖片：推力軸承的主要作用是防止汽輪機、連接軸、葉輪等軸向晃動。以免因與芯殼、蝸殼、壓力殼等摩擦而造成汽輪機故障。但一般推力軸承損壞后會左右搖擺，需要更換推力軸承和背板來解決。

ass="ql-align-center "圖，推力軸承根據不同的渦輪型號會有所不同。

圖片：銅套安裝在中心軸上，主要作用是隔離機油，潤滑降溫。一旦渦輪蝸殼和壓縮機蝸殼附近的密封圈損壞，油就會進入排氣管和進氣歧管，進入燃燒室。另外，你還要注意一個問題。因為銅套是用機油潤滑散熱的，所以車輛用的機油要盡量好一些，劣質機油不能正常潤滑散熱，高溫下會損壞油封，造成漏油。因此，我們建議渦輪增壓發動機選擇耐高溫、抗氧化性能好的優質機油，并注意適當縮短機油更換周期。

圖片：壓縮機葉輪，為鑄件。當然，為了獲得更好的使用效果，很多高性能渦輪開始使用鍛造數控壓縮機葉輪。

圖片：這個葉輪是偽造數控產品的，但是這個葉輪已經報廢了。

圖片：渦輪在渦輪殼里，它的工作環境極其惡劣，所以小編對它說“兄弟，辛苦了”！

圖片：接下來，小編還將為大家演示渦輪機芯的安裝步驟。

圖片：上部為正常渦輪運動，下部為待組裝運動。

圖片：首先，在中心軸上安裝銅套。

圖片：由于渦輪體積小，采用一體式銅套，需要一個能夠固定軸和中心軸殼的支架，以保證渦輪芯的穩定性。

圖片：接下來是推力軸承。

圖片：壓縮機葉輪比較終安裝到位后，螺絲反向緊固固定后，完成一個機芯。

圖：好像不難。其實這只是一個給大家演示的過程，但在實際安裝過程中并沒有那么簡單。

問：應收賬款值代表什么？

老師：空燃比值是壓縮機殼體和渦輪殼體的幾何特征數。r(radius)是從渦輪軸承中心到壓縮機出口(渦輪入口)橫截面中心點的距離(在渦輪半徑線纏繞360度后)。a(area)是指壓縮機殼體的空氣出口(渦輪入口)對應上述中心點的截面積，a除以r得到的值為a/r值。空燃比是渦輪增壓器表征渦輪特性的重要指標。同品牌同型號渦輪的a/r值越高，空氣流量越高，容量越大，渦輪在高速時性能會更好；但是遲滯也會增加。

a/r值分為壓縮空氣a/r值和透平a/r值。一般來說，壓縮氣體的a/r值大，意味著流量快但流量小，更適合低渦輪增壓的渦輪；而壓縮空氣的a/r值小，說明流速慢但流速大，更適合高渦輪。相對來說，壓氣機a/r值的變化對渦輪性能的影響不大，而排氣端渦輪的a/r值很重要。a/r值越小，廢氣流量越高，低速區的渦輪增壓反應越快，渦輪遲滯越低，在低速區可以達到接近峰值的渦輪增壓，所以在低速增加的情況下基本沒有渦輪遲滯感；但同時高速提供的增壓壓力不足，因為增壓器提供的壓力不足以彌補壓縮比的降低，所以高速時會有一種無力感。相反，a/r值越大，渦輪在低速范圍內的增壓反應越差，渦輪遲滯感越明顯。雖然發動機在低速時很難增壓，但在高速時可以產生更多的動力。速度越高，馬力越大。綜上所述，低a/r值(渦輪a/r值)屬于低速動力渦輪，高a/r值屬于高速動力渦輪。

此外，渦輪機外殼需要考慮的是與排氣香蕉的界面尺寸。就像加勒特gt3076和gtx3076一樣，它們只有a/r 60壓氣機外殼，但光是渦輪端就有十幾個匹配選項，渦輪端與發動機的接口也不一樣，比如t25、t3、t4、t3雙渦接口、t4雙渦接口等。不同接口的應收值也不一樣。比如t25口可以配a/r 64，a/r 68，a/r 78，t3口可以配a/r 63，a/r 82，a/r 96。因此，一個好的渦輪不僅取決于材料，還取決于與發動機的合理匹配和匹配。

圖片：a和r都來自哪里。

圖片：渦旋盤和壓縮機機殼上有不同的a/r值，a/r值分為壓縮機a/r值和渦輪a/r值。一般來說，壓縮氣體的a/r值大，意味著流量快但流量小，更適合低渦輪增壓的渦輪；而壓縮空氣的a/r值小，說明流速慢但流速大，更適合高渦輪。就排氣端渦輪的a/r值而言，排氣流量越小，渦輪在低速區的增壓反應越快，渦輪滯后越低，渦輪在低速區可以達到接近峰值的增壓。a/r值越大，低速范圍內的渦輪增壓響應越差，渦輪遲滯感越明顯。雖然發動機在低速時很難增壓，但在高速時可以產生更多的動力。速度越高，馬力越大。

圖片：這個渦輪的接口是t25端口。

圖片：為渦輪增壓器開發的接口墊，外層用銅，內層用銅

不銹鋼制成；與普通鐵皮、復合板材料相比，在強度和耐久性上堪稱“長期監獄”。

問：葉輪的設計能影響什么？

首先，老師：的葉輪材料是鑄造葉輪和鍛造數控葉輪。一般小型渦輪，不同葉輪材料的實際效果不明顯，大型渦輪效果明顯。比如鍛造數控葉輪從設計之初就與普通鑄造葉輪不同，因為數控切割的葉輪在葉輪尺寸設計、葉輪高度、葉片數量、葉輪角度等方面都不同，而普通鑄造葉輪多為平葉片，渦輪與壓縮機之間的壓縮量比較大時，葉片邊緣會發生變形。鍛造葉輪通過自身的材料特性，可以避免葉片在高壓比條件下的變形。當然，比較后每個葉輪都需要作為一個單獨的單元進行平衡，就像發動機中的曲軸一樣，平衡后才能正常使用。此外，渦輪增壓器的尺寸應與發動機相匹配，以達到發動機和渦輪的比較佳效果。

圖片：此葉輪為鑄造產品，結構和成本優勢明顯。

圖片：這款葉片采用鍛造數控技術，比較大的特點是響應速度更快，讓渦輪快速進入高壓區，但成本自然會更高。

圖片：不同的葉輪形狀會讓渦輪有不同的個性。

圖片：每個葉輪出廠前必須經過單體平衡，與中心軸的連接處用高速摩擦焊接固定，旋轉不變。

問：變截面渦輪(vgt)和普通渦輪有什么區別？

老師：變截面渦輪與普通渦輪比較大的區別是在渦輪葉輪外增加了由真空壓力或電子系統控制的小張角導葉。這些葉片固定在葉輪外部，當廢氣首先流經導向葉片時，它被輸送到渦輪葉片。此時，導葉的角度會根據空氣流量和流量而變化，從而控制渦輪的速度。通過這種設計，在低速和低排氣壓力的情況下，通過較小的導葉角度的空氣流量可以更快地增加渦輪的壓力，從而可以更好地推動渦輪，并且渦輪在低速時具有更好的相應速度。

同時，隨著發動機轉速的提高，導葉角度變大，在滿載情況下，導葉保持全開，降低了排氣背壓，從而達到一般大型渦輪的增壓效果。此外，由于改變葉片角度可以有效控制渦輪的轉速，實現渦輪的過載保護。

另一方面，變截面技術更重要的作用是改變a/r值中的“a值”。當葉片角度較小時，排氣進口的截面積會相應減小，所以a的值也會相應變化，具有小渦輪響應快的特點。當葉片角度增大時，a值增大，然后a/r值增大，從而獲得更強的高速功率輸出。總之，通過改變葉片角度，可變渦輪幾何形狀可以隨時改變排氣渦輪的a/r值，從而兼顧大/小渦輪的優點。

圖片：這是一臺普通的渦輪。

圖片：這是一個變截面渦輪。入口流量由葉輪上的可調角度導向葉片調節，然后相應增加渦輪速度。

圖片：沃爾沃將變截面渦輪技術轉化為vnt。