渦輪增壓技術(shù)發(fā)展背景與環(huán)境

　　隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格和能源危機(jī)的加劇，在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求的前提下改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性顯得格外迫切。在近來(lái)各廠家采用的發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)中，增壓技術(shù)當(dāng)仁不讓的成為了各廠家追逐的對(duì)象增壓指的是能夠?qū)⑦M(jìn)人發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸新鮮空氣或者混合氣的壓力、密度提高到高于周圍大氣壓力、密度的方法，其可以明顯地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性，并且可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量和尺寸（給定功率下）。。一般來(lái)說(shuō)，汽車的最高車速越高，需要裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)功率就越大，那么發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的意義也就越大。增壓技術(shù)對(duì)于中高級(jí)汽油機(jī)轎車來(lái)說(shuō)，是很有實(shí)際的意義。目前，國(guó)外有相當(dāng)數(shù)量的汽油機(jī)轎車都采用了增壓技術(shù)，而在國(guó)產(chǎn)轎車中只有個(gè)別車型的汽油機(jī)采用增壓技術(shù)，但是國(guó)內(nèi)各大汽車主機(jī)廠都在加快汽油機(jī)增壓技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。近20年，隨著渦輪增壓技術(shù)的普及、深入，有關(guān)渦輪增壓方面的新技術(shù)、新工藝、新材料、新理念開(kāi)始不斷涌現(xiàn)。可以說(shuō)，正是由于各種排放、噪聲法規(guī)的大量出臺(tái)和人們對(duì)渦輪增壓技術(shù)的更高要求，特別是渦輪增壓技術(shù)對(duì)高原發(fā)動(dòng)機(jī)的功率補(bǔ)償，車用渦輪增壓技術(shù)迎來(lái)了發(fā)展的黃金時(shí)期。

　　渦輪增壓技術(shù)的現(xiàn)狀

　　傳統(tǒng)的增壓器很難在發(fā)動(dòng)機(jī)高低負(fù)荷下均與之合理配合，而增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的良好匹配是保證燃油消耗率以及排放性能的關(guān)鍵，因而近些年來(lái)采用各種設(shè)計(jì)理念的增壓系統(tǒng)已經(jīng)成功得到應(yīng)用。

　　1.相繼增壓（STC）

　　在研制高壓比、流量的增壓器同時(shí)，渦輪增壓器的可靠性、壽命也不斷提高，其制造工藝也相應(yīng)的簡(jiǎn)化。如ABB采用了一種新的潤(rùn)滑油泵，它能利用離心力的作用分離出潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)，從而提高軸承的壽命。再如三菱的SUPERMET渦輪增壓器采用新的進(jìn)氣消音器后使壓氣機(jī)效率提高1.5%～3.5%。相繼增壓STC的基本原理是采用多個(gè)小流量的增壓器，隨著柴油機(jī)工況的提升，依次投入運(yùn)行。它改變了增壓系統(tǒng)在低工況時(shí)廢氣能量不足而引起的渦輪轉(zhuǎn)速下降，增壓壓力不足，從而引起的增壓器喘振、柴油機(jī)功率下降等問(wèn)題。在柴油機(jī)額定工況下，每臺(tái)增壓器都在高效區(qū)運(yùn)行；而在柴油機(jī)部分負(fù)荷時(shí)，減少投入使用的增壓器數(shù)量，使得投入運(yùn)行的增壓器運(yùn)行線仍處在高效區(qū)附近，從而改善柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及排放性能。

　　2.可變截面渦輪增壓

　　可變截面渦輪增壓是柴油機(jī)廢氣通過(guò)噴嘴環(huán)時(shí)，根據(jù)渦輪增壓柴油機(jī)外界負(fù)荷的變化來(lái)改變噴嘴環(huán)葉片的角度，使流入渦輪葉片的氣流參數(shù)改變，通過(guò)渦輪焓降的變化實(shí)現(xiàn)渦輪做功的變化，進(jìn)而讓壓氣機(jī)出口的增壓壓力發(fā)生變化，從而使得柴油機(jī)與增壓器在各工況下均有良好的匹配。蓋瑞特公司研制了變截面渦輪增壓器，而且為了達(dá)到嚴(yán)格的排放規(guī)定，可在增壓柴油機(jī)全工況范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。目前，歐美采用變截面增壓器已成主流。

　　3.廢氣旁通增壓系統(tǒng)

　　廢氣旁通增壓系統(tǒng)以柴油機(jī)低負(fù)荷為增壓器匹配點(diǎn)，對(duì)于無(wú)法兼顧的高負(fù)荷區(qū)，通過(guò)打開(kāi)廢氣旁通閥，釋放多余廢氣。這種系統(tǒng)因?yàn)椴捎幂^小的廢氣流通截面，能改善柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)的經(jīng)濟(jì)性、排放性能以及瞬態(tài)響應(yīng)。另外柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí)的進(jìn)氣壓力由廢氣旁通閥調(diào)節(jié)，這就解決了因渦輪通流面積過(guò)小而導(dǎo)致的高負(fù)荷區(qū)增壓壓力過(guò)大而引起的爆壓過(guò)高、機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷過(guò)高等問(wèn)題。

　　國(guó)產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)成熟嗎

　　國(guó)產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)是否已經(jīng)很成熟，但只能說(shuō)國(guó)產(chǎn)車渦輪增壓技術(shù)正在不斷發(fā)展當(dāng)中。

　　國(guó)產(chǎn)的SUV帶渦輪增壓器的基本都是合資的，個(gè)人認(rèn)為技術(shù)還是比較過(guò)關(guān)的，主要是油耗問(wèn)題，再者渦輪增壓已經(jīng)不是什么新技術(shù)了，所有廠商都大同小異比較穩(wěn)定，還是要看哪個(gè)廠家的比較合適，因?yàn)閺S家的技術(shù)是要看資歷的，不過(guò)目前沒(méi)有車友反映國(guó)產(chǎn)渦輪增壓有問(wèn)題，可以放心使用，不像大眾DSG出問(wèn)題。和普通發(fā)動(dòng)機(jī)壽命相同，前提是保養(yǎng)必須到位。

　　渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

　　增壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要有機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)、復(fù)合增壓系統(tǒng)。其中機(jī)械增壓系統(tǒng)是用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)直接驅(qū)動(dòng)渦輪，壓縮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣的方式可以直接獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，而且沒(méi)有遲滯現(xiàn)象，動(dòng)力輸出較為流暢，但是這種方式會(huì)損耗到發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，增壓效率不是很高。

　　而我們俗稱的渦輪增壓系統(tǒng)，則是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪，從而帶動(dòng)同軸的空氣壓縮器進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)空氣的增壓，所以它的反應(yīng)是需要發(fā)動(dòng)機(jī)增大排氣之后才能夠獲得相應(yīng)的功率提升，所以會(huì)有曾經(jīng)常見(jiàn)的“渦輪遲滯”的現(xiàn)象，一般會(huì)有2s左右的的停頓，才會(huì)獲得動(dòng)力爆發(fā)。

　　而復(fù)合增壓發(fā)動(dòng)機(jī)也就是“雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)”，即是將這兩者進(jìn)行結(jié)合，也就是雙增壓系統(tǒng)，如大眾的TSI，從而同時(shí)獲得兩者的長(zhǎng)處。而渦輪增壓發(fā)展到今天，還出現(xiàn)了諸如雙渦輪增壓、單渦輪雙渦管增壓、可變截面渦輪增壓VTG（VariableTurbineGeometry）等，都是時(shí)下主流的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù)。

　　渦輪增壓技術(shù)的問(wèn)題所在

　　其實(shí)，多年來(lái)，阻礙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)程的最大的問(wèn)題就是渦輪遲滯（TurboLag），而根其據(jù)原理可以看出，渦輪增壓是利用汽車廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)，而汽車廢氣的排放到驅(qū)動(dòng)渦輪，到壓縮空氣，再到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行噴油燃燒，這個(gè)過(guò)程是不可能完全同步的，目前許多渦輪增壓已經(jīng)做到了大幅度減少遲滯時(shí)間，但這個(gè)時(shí)間還是客觀存在。

　　第二個(gè)問(wèn)題，在汽車低轉(zhuǎn)速時(shí)，由于排放廢氣過(guò)少，用來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪并不是很給力，所以就容易出現(xiàn)渦輪增壓車型需要一個(gè)起始轉(zhuǎn)速，在這個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)就可以享受到渦輪增壓帶來(lái)的爆發(fā)力和推背感，但是在低速時(shí)，由于排量過(guò)小，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)顯得比較吃力，整體動(dòng)力表現(xiàn)完全是兩重天。當(dāng)然，在高轉(zhuǎn)速下，“渦輪喘震”、溫度太高等問(wèn)題也是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　渦輪增壓熱銷背后的深層原因

　　歐系車是最早開(kāi)始推廣渦輪增壓的，歐盟對(duì)汽車尾氣排放的高標(biāo)準(zhǔn)要求，逼迫著各歐系廠家不斷地探索和應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。而我國(guó)的道路以及車輛排放標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)年比照著歐洲，尤其是按照排量來(lái)確定購(gòu)置稅，甚至1.6L以下購(gòu)置稅減半等政策，用排量一刀切的稅收方式，在誤導(dǎo)著消費(fèi)者去追求渦輪增壓車型。相應(yīng)的，在排放標(biāo)準(zhǔn)比較寬松的國(guó)家如美國(guó)，以及并不追求大馬力汽車的日本，他們都對(duì)渦輪增壓并沒(méi)有那么感冒。

　　而國(guó)內(nèi)逐漸興起的渦輪增壓潮，一方面是某些廠商不遺余力地宣傳推廣，一方面也和消費(fèi)者的誤讀、誤解有關(guān)系，比如1.4T的油耗并不一定比1.8L自然吸氣的低，但是消費(fèi)者總認(rèn)為1.4L的油耗，1.8L甚至2.0L的動(dòng)力，其實(shí)這是一種誤區(qū)。