涡轮增压器的工作原理

最可靠的方法之一就是从引擎就是增加空气和燃料的燃烧量。一种方法是增加圆柱体或使当前的圆柱体更大。有时这些改变可能是不可行的——涡轮增压可以是一种更简单，更紧凑的方式来增加功率，特别是售后配件。

涡轮增压器可以使发动机燃烧得更多燃料通过向现有的气瓶中填充更多的空气。涡轮增压器提供的典型升压是6到8磅/平方英寸(psi)。因为海平面上的正常大气压是14.7 psi，你可以看到引擎吸入的空气增加了50%。因此，您将期望得到50%以上的电力。它不是完全有效的，所以你可能会得到30%到40%的改善代替。

一个原因是效率低下这是因为旋转涡轮机的动力不是自由的。在排气流中装有涡轮增加了排气中的限制。这意味着在排气冲程，发动机不得不推动一个较高的背压。这就减少了一点同时燃烧的汽缸的能量。

涡轮增压器是用螺栓固定在排气歧管的引擎。汽缸排出的废气使涡轮，就像燃气涡轮发动机．涡轮由一根轴与涡轮相连压缩机，位于空气过滤器和进气歧管之间。压缩机对进入活塞的空气加压。

汽缸排出的废气通过涡轮叶片，导致涡轮机旋转。通过叶片的废气越多，它们旋转得越快。

在涡轮连接的轴的另一端压缩机将空气泵入气缸。压缩机是一种离心泵——它从叶片的中心吸入空气，并在旋转时将空气抛向外。

为了处理高达150,000 rpm的转速，涡轮轴必须非常小心地支撑。大多数轴承在这样的速度下会爆炸，所以大多数涡轮增压器使用流体轴承．这种类型的轴承支持轴在一层薄油，不断泵绕轴。这有两个目的:冷却轴和一些其他涡轮增压器部件，并允许轴在没有太多摩擦的情况下旋转。

在为发动机设计涡轮增压器时，需要权衡许多因素。在下一节中，我们将研究其中一些折衷方案，并看看它们如何影响性能。

涡轮增压器的主要问题之一是，当你踩上油门时，它们不能立即提供动力。涡轮需要一秒钟的时间才能加快速度，然后才能产生升力。这导致了一种滞后的感觉，当你踩上油门，然后汽车猛冲向前时，涡轮得到了移动。

减少涡轮滞后的一种方法是减少惯性对于旋转部件，主要通过减轻其重量来实现。这使得涡轮和压缩机加速迅速，并开始提供更早的推进。降低涡轮和压气机惯性的一个可靠方法是使涡轮增压器更小。一个小型涡轮增压器将提供更快的推进和在较低的发动机转速，但可能不能提供很大的推进在更高的发动机转速时，当真正大量的空气进入发动机。在发动机转速较高时，当大量废气通过涡轮时，它也有旋转过快的危险。

大多数汽车涡轮增压器都有一个排气泄压阀它允许使用一个较小的涡轮增压器来减少延迟，同时防止它在高速发动机转速下旋转过快。废气门是一个阀门，允许废气绕过涡轮叶片。废物门感受到了升压。如果压力过高，这可能是涡轮旋转过快的信号，因此废气门绕过涡轮叶片周围的废气，让叶片减速。

一些涡轮增压器使用滚珠轴承代替流体轴承来支撑涡轮轴。但这些不是你的常客滚珠轴承——它们是由先进材料制成的超精密轴承，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流体轴承相比，它们允许涡轮轴以更少的摩擦旋转。它们还允许使用更小、更轻的轴。这有助于涡轮增压器加速更快，进一步减少涡轮滞后。

陶瓷涡轮叶片比大多数涡轮增压器使用的钢制叶片更轻。再次，这允许涡轮旋转速度加快，减少涡轮滞后。

有些发动机使用两个涡轮增压器不同的大小。小的发动机旋转速度非常快，减少了滞后，而大的发动机在更高的发动机转速下接管，提供更多的推力。

当空气被压缩时，它就会升温;当空气升温时，它就会膨胀。所以涡轮增压器增加的一些压力是在空气进入引擎之前加热的结果。为了增加发动机的动力，目标是让更多的空气分子进入气缸，而不是增加气压。

一个中间冷却器或增压空气冷却器是否有一个看起来像a的额外分量散热器，除了空气通过中冷器的内部和外部。进气通过冷却器内部的密封通道，而来自外部的冷空气被吹过翅片发动机冷却风扇．

中冷器通过在压缩空气进入发动机之前冷却从压缩机出来的压缩空气，进一步增加发动机的功率。这意味着，如果涡轮增压器在7psi的升压下运行，中冷系统将注入7psi的冷空气，这比热空气的密度更高，包含的空气分子也更多。

涡轮增压器也有帮助高海拔地区那里的空气密度较低。在高海拔地区，普通发动机的动力会减少，因为活塞每冲程一次，发动机得到的空气量就会减少。涡轮增压发动机可能也会降低功率，但降低幅度不会太大，因为稀薄的空气更容易被涡轮增压器泵吸。

旧的汽车化油器自动增加燃料率，以匹配增加的气流进入气缸。现代的汽车燃油喷射也会做到这点。燃油喷射系统依靠排气中的氧气传感器来确定空气与燃料的比例是否正确，因此如果添加涡轮增压，这些系统将自动增加燃油流量。

如果在燃油喷射汽车上添加了增压过高的涡轮增压器，系统可能无法提供足够的燃料——要么是控制器中的软件不允许，要么是泵和喷油器无法提供燃料。在这种情况下，必须进行其他修改，以获得涡轮增压器的最大效益。

最初出版:2000年12月4日