圖解汽車（4） 發動機渦輪增壓原理解析

在平時開車的時候相信大家都有體會，感覺帶“T ”的發動機很給力，動力很強勁。渦輪增壓發動機為什么動力強勁？是怎樣增壓的？下面我們就來了解一下發動機增壓器的工作原理。

閱讀提示：

　　PCauto技術頻道圖解類文章都可以使用全新的高清圖解形式進行閱讀。大家可以通過點擊上面圖片鏈接跳轉到圖解模式。高清大圖面積提升3倍，看著更清晰更爽，趕緊來體驗吧！

● 節氣門的作用

 　　在發動機進氣系統中主要有兩大部件，一是空氣濾清器，主要負責過濾空氣中的雜質；二是進氣管道，主要將空氣引入到氣缸中。而在進氣管中有個很重要的部件，就是節氣門。

　　節氣門主要的作用就是控制進入氣缸的混合氣量大小。那它是怎么控制進氣量的呢？我們開車時踩油門踏板的深淺，其實就是控制節氣門開度的大小。油門踏板踩得越深，節氣門開度就越大，混合氣進入量就越大，發動機的轉速就會上升。

　　傳統拉線油門是通過鋼絲一端與油門踏板相連另一端與節氣門相連，它的傳輸比例是1：1，這種方式控制精度不理想。而現在的電子節氣門（電子油門），是通過位置傳感器，將踩踏油門踏板動作的力量、幅度等數據傳輸到控制單元進行分析，然后總結出駕駛者踩油門的意圖，再由ECU計算實際節汽門開合度并發出指令控制節汽門電機工作，從而實現對節氣門的精準控制。

● 進氣歧管長度可變？

 　　我們平時看到發動機的進氣歧管的長度好像都是固定的，它的長度還可以改變？其實在進氣歧管內安裝控制閥，通過它的打開和關閉，可以將進氣歧管分為兩段，從而改變它的有效長度。那改變進氣歧管的長度有什么作用呢？主要是為了提高發動機在不同轉速時的進氣效率，從而提升發動機在各個轉速下的動力性能。

　　當發動機低速運轉時，黑色控制閥關閉，氣流被迫從長歧管流入氣缸，可以增加進氣的氣流速度和壓強，使汽油和空氣更好的混合，燃燒更充分（這個有點像把水流不急的水管捏扁后，水流速度會變急的原理一樣）。當發動機轉速升高時，控制閥門打開，氣流繞開下端管道直接進入氣缸，這時能更快吸入更多的空氣，增大發動機高轉速的進氣量。

● 排氣歧管為什么“長”得奇形怪狀的？

　　汽車的排氣系統主要包括排氣歧管、三元催化轉化器、消聲器和排氣管道等。主要的作用就是將氣缸內燃燒的廢氣排出到大氣中。

　　為什么我們看到的排氣管大多都形狀怪異的？這種設計主要是為了最大限度地避免各缸排出的廢氣發生相互干涉或廢氣回流的現象，而影響發動機的動力性能。

　　雖然排氣管設計的奇形怪狀，但為了防止出現紊流，還是遵循一定的原則的，如各缸排氣歧管盡可能獨立、長度盡可能相等；排氣歧管盡可能長等。

● 渦輪增壓是怎樣增壓的？

　　渦輪增壓大家并不陌生，平時在車的尾部都可以看到諸如1.4T、2.0T等字樣，這說明了這輛車的發動機是帶渦輪增壓的。渦輪增壓（Turbocharger）簡稱Turbo或T。渦輪增壓是利用發動機的廢氣帶動渦輪來壓縮進氣，從而提高發動機的功率和扭矩，使車更有勁。

　　渦輪增壓器主要由渦輪機和壓縮機兩部分組成，之間通過一根傳動軸連接。渦輪的進氣口與發動機排氣歧管相連，排氣口與排氣管相連；壓縮機的進氣口與進氣管相連，排氣口則接在進氣歧管上。到底是怎樣實現增壓的呢？主要是通過發動機排出的廢氣沖擊渦輪高速運轉，從而帶動同軸的壓縮機高速轉動，強制地將增壓后的空氣壓送到氣缸中。

　　渦輪增壓主要是利用發動機廢氣的能量帶動壓縮機來實現對進氣的增壓，整個過程中基本不會消耗發動機的動力，擁有良好的加速持續性，但是在低速時渦輪不能及時介入，帶有一定的滯后性。

（渦輪增壓工作原理 ）

● 機械增壓又是怎樣的？

　　相對于渦輪增壓，機械增壓（Supercharger）的原理則有所不同。機械增壓主要是通過曲軸的動力帶動一個機械式的空氣壓縮機旋轉來壓縮空氣的。與渦輪增壓不同的是，機械增壓工作過程中會對發動機輸出的動力造成一定程度的損耗。

　　由于機械增壓器是直接由曲軸帶動的，發動機運轉時，增壓器也就開始工作了。所以在低轉速時，發動機的扭矩輸出表現也十分出色，而且空氣壓縮量是按照發動機轉速線性上升的，沒有渦輪增壓發動機介入那一刻的唐突，也沒有渦輪增壓發動機的低速遲滯。但是在發動機高速運轉時，機械增壓器對發動機動力的損耗也是很大的，動力提升不太明顯。

（機械增壓工作原理） 

● 雙增壓發動機是怎樣工作的？

　　雙增壓發動機，顧名思義就是指一臺發動機上裝有兩個增壓器。如一臺發動機上采用兩個渦輪增壓器，則稱為雙渦輪增壓發動機。如寶馬3.0L直列六缸發動機，采用的就是兩個渦輪增壓器。

　　針對廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現象，排氣管上并聯兩只同樣的渦輪（每三個缸一組連接一個渦輪增壓器），在發動機低轉速的時候，較少的排氣即可驅動渦輪高速旋轉以產生足夠的進氣壓力，減小渦輪遲滯效應。

（寶馬BMW M5 F10 雙渦輪增壓發動機）

　　前面了解到，渦輪增壓器在低轉速時有遲滯現象，但高速時增壓值大，發動機動力提升明顯，而且基本不消耗發動機的動力；而機械增壓器，是發動機運轉直接驅動渦輪，沒有渦輪增壓的遲滯，但是是損耗部分動力、增壓值較低。那把它們結合一起就豈不是可以優勢互補了？

雙增壓發動機示意圖（渦輪增壓器+機械增壓器）

　　如大眾高爾夫GT上裝備的1.4升TSI發動機，設計師就把渦輪增壓器和機械增壓器結合到了一起。將機械增壓器安裝到發動機進氣系統上，渦輪增壓器安裝在排氣系統上，從而保證發動機在低速、中速和高速時都能有較好的增壓效果。