turbocharging

又称：废气涡轮增压

定义：利用发动机排气中的废气能量推动涡轮机，然后再由涡轮机驱动压气机对新鲜充量进行压缩来提高进气充量密度的一种增压方式。

学科：机械工程_动力机械_内燃机_发动机设计和运行

相关名词：叶轮 辛烷值 热负荷 燃油经济性

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

增压是在发动机进气过程中预先把空气压缩，然后再供入气缸，以此提高进气密度，增加进气量的一项技术。进气量增加可以相应地增加循环喷油量，从而提高发动机的功率。同时，增压不仅可以改善燃油经济性，而且也是控制排放的有效技术之一，因而被广泛应用。常见的增压类型有机械增压、废气涡轮增压和气波增压等三种基本类型。实现进气增压的装置为增压器。

涡轮增压器由离心式压气机、径流式涡轮机以及中间体三部分组成，增压器由两个浮动轴承支撑在中间体内。离心式压气机由进气道、压气机叶轮、无叶式扩压管及压气机蜗壳等组成。叶轮包括叶片和轮毂，并由增压器轴带动旋转。

当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间形成的流道，从叶轮的中心流向周边，然后进入叶片式扩压管，使流速降低压力升高。在扩压管内空气的大部分动能转变为压力能。

径流式涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械能的装置，由蜗壳、喷管、叶轮和出气道等组成。蜗壳的进口与发动机排气管相连，废气经过蜗壳引导进入叶片式喷管，喷管由叶片构成渐缩形流道，使排气的压力转变为动能，推动叶轮旋转。

涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件都安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转子，转子以超过10×10⁴r/min，最高可达20×10⁴r/min的高转速旋转，因此对于转子的平衡是非常重要的。

目前在轿车上广泛采用废气涡轮增压技术，但在汽油机上也存在以下困难：

1.汽油机增压后爆震倾向增加，因此需要使用辛烷值含量较高的汽油，提高汽油抗爆性，如95号汽油等；

2.由于汽油机混合气的过量空气系数较小，燃烧温度高，因此增压后汽油机和涡轮增压的热负荷大；

3.车用汽油机工况变化频繁，使用转速和功率范围较宽，致使涡轮增压器与汽油机的匹配困难；

4.涡轮增压汽油机的加速性较差。当节气门突然开大要求混合气量迅速增加时，增压转子的惯性会使增压器加速迟缓，发动机进气量的增加相对滞后一段时间。

因此对于使用废气涡轮增压的汽车也存在维护成本高、动力输出响应迟滞、发动机热负荷大等问题。

（延伸阅读作者：吉林大学汽车工程学院工程师 王雨蒙）

责任编辑：张鹏辉