车家号|来看看原理吧!,涡轮只会调压力?你太不了解涡轮了

了解如何玩好Turbo之前先来一点涡轮小常识:
1、涡轮的结构
涡轮增压器的英文全称是Turbocharger , 也可以简称为Turbo 。
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左边红色腔体部分叫涡轮机(Turbine)或者涡轮废气侧 , 扇叶在受到高温高压高速的发动机废气后会高速旋转 , 废气推动完叶片后 , 由图中最左侧的(中央开口处)管路流入排气管 , 它也是涡轮工作的驱动力提供者 。
中间黄色部分是一个传动轴(Shaft) , 其作用是将Turbine扇叶的旋转力尽可能少损失地传递 , 这根传动轴的两头各有一个“止推轴承”让其稳定工作 , 当然了 , 这里头还有冷却油路或油路+水路 。
右边蓝色的腔体名为压缩机(Compressor) , 由涡轮机一侧扇叶转动传递来的旋转力带动压缩侧扇叶转动 , 经过空气隔后的新鲜空气从中央被吸入后 , 通过扇叶转动产生的离心力将空气甩向外壳边缘的同时 , 也将空气进行了压缩后 , 由图中右上方那个蓝色的口流出 , 流向中冷器(Intercooler)或者节气门 。
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图:这个就是涡轮增压器内的核心组件:扇叶 , 下方扇叶为废气侧扇叶 , 上方则为压缩侧扇叶 。
2、涡轮的工况
涡轮增压器主要的受热是Turbine一侧接受的高温排气 , 一般可以达到800~900°C , 即使扇叶采用钛合金等导热能力很差的材质 , 其热量也会通过轴承传递给压缩侧的扇叶 , 加上高温排气的流速接近音速 , 扇叶的转速能达到每分钟20万转 , 即使轴承由机油负责冷却 , 甚至采用滚珠轴承降低摩擦发热 , 其摩擦发热量也是惊人的 , 所以 , 扇叶及轴承在使用一段时间后便要进行保养或者更换 , 这是最基本的涡轮增压器使用的常识 。
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图:这是整个涡轮增压引擎的工作流程图:1、进气;2、经过压缩的空气;3、中冷器为压缩过的新鲜空气降温;4、进入引擎燃烧室;5、排气;6、进入废气侧扇叶驱动扇叶组旋转;7、进入排气管 。
3、涡轮应用的小历史
涡轮增压器由瑞士工程师AlfredBüchi于1905年发明并取得专利 , 而其最早的实际应用是在飞机上使用 , 而第一台涡轮增压引擎则出现于上世纪二十年代的NapierLion十二缸飞机引擎上 , 1912年由德国人鲁道夫.迪塞尔将之应用在柴油引擎上 , 而今天被广泛认知的汽油机用涡轮增压器 , 则到了1962年的奥兹无比(Oldsmobile)Aluminum215的V8引擎上才出现 , 名为“Turbo-Rocket”;欧洲的第一台涡轮增压车型是1973年推出宝马2002Turbo上的M31(1990cc)引擎;而日本第一台涡轮增压车型则是1979年日产推出的Cedric公爵及Gloria歌利亚上的L20ET引擎 。
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图:1962年的Oldsmobile推出了首台名为TurboRocket的V8引擎 , 马力215匹/4600转 , 涡轮在2000转开始进入正压 , 最大增压值为0.34Bar 。
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图:1973年 , 宝马在2002上搭载了欧洲首台涡轮增压引擎 , 代号M31 , 使用KKK的涡轮增压器 , 压缩比只有非常低的6.9:1 , 配以机械式燃油喷射 , 5800转时能产生170匹马力 。
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图:作为全球汽车工业三强地区之一的日本 , 到了1979年才首次推出汽油涡轮增压引擎 , 搭载于公爵上的L20ET直列六缸引擎 , 但这台引擎没有配备中冷器 , 最大马力为145匹 。