摘 要：涡轮增压技术如今已经应用非常广泛。涡轮增压技术在国民经济发展和现代工业科技发展起着越来越重要的作用。本文从涡轮增压技术发展历史，涡轮增压技术的基本原理，涡轮增压技术优缺点，涡轮增压新技术等几方面对车用涡轮增压技术的发展与应用进行了详细的论述。

关键词：车用涡轮；增压技术；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.204

0 引言

对于汽车行业而言，国内外各大汽车厂商纷纷着手涡轮增压技术的应用与研究，车用涡轮增压技术日益增多，这意味着车用涡轮增压技术的春天即将到来，广大有志于从事汽车的开发与研究的大学生和科技工作者，不管将来在汽车行业从事什么具体的工作，都应当对车用涡轮增压技术有所了解乃至研究。

1 涡轮增压技术发展历史

涡轮增压技术这个概念的提出至今已有百年时间了。涡轮增压技术经过不断的改进，其在航天、航海及陆地机械上得到了广泛的应用。涡轮机驱动压缩机这项专利最早是由瑞士人申请的，同时，用了大概十年的时间研制了第一台废气驱动源泉的轴流式涡轮增压器。但是，鉴于压缩空气压力的有限性，这一发明没有得到当时社会的认可。

对于涡轮增压技术，其较为成功的应用发挥在第一次世界大战期间，应用的领域为航空发动机。而后，这一技术得到迅速的发展和推广。

对于小功率引擎涡轮增压器，其研究兴起于20世纪50年代，研究成果比较突出。在后来，成立了空气学工业研发部，成为后期盖瑞特引擎公司的前身，主要进行涡轮增压器的设计和生产，对如今涡轮引擎发展意义重大。在这一阶段，赛车上应用了小型涡轮增压设备，同时，与这一行业进行了全面的融合，取得成功，而后迅速应用在大型机器设备和小型汽车之上。

对于涡轮增压器在小型汽车领域的应用，主要兴起于20世纪70年代。最早的应用发生与1975年，应用在保时捷轿车中。在20年的时间里，诸多汽车厂家将涡轮增压技术应用在小型轿车中。另外，在卡车领域，主要是应用在农业机械上。随着涡轮增压器对于发动机的作用的深入，促使其应用范围更加广泛。

在当前的重型车辆中，主要的动力为柴油机。同时，在西欧国家，大量轿车上也应用了柴油机，比例逐渐增大，甚至达到一半以上的占有率。柴油机是高新技术的一种，其主要优势是污染低、具有较强的节能性，能够达到排放的基本标准，这些表现都得益于涡轮增压技术。

2 涡轮增压技术的基本原理

2.1 涡轮增压器的结构

对于汽油机涡轮增压系统，其主要的构成为涡轮增压器和中冷器，借助涡轮增压进行空气的压缩，中冷器而后实现对空气的冷却功能。涡轮室和增压器构成了涡轮增压器。对于涡轮室而言，进气口与排气歧管实现了链接的效果，将排气口链接在排气管之上。需要借助滤清器，实现对增压器进气口的处理。需要将涡轮安装在涡轮室，叶轮安装在增压器内部，保证二者采取的是轴钢性连接模式。

在整个涡轮增压系统中，中冷器至关重要。在受到压缩之后，空气温度会急速升高，但是，此时容积率呈现下降的趋势。因此，对于完成增压之后的空气，在达到气缸之前，需要进行冷却处理。这样做的原理主要体现在将散热器加装在发动机与涡轮增压设备之间，与水箱散热器异曲同工，实现将高压空气进行分散，使其达到细小的管道之内，一旦管道外部出现常温空气，降温目的实现。此时，发动机的功率被提升，发货单压缩点的温度降低，使得整个发动机的排气温度得到降低。

2.2 涡轮增压器的工作原理

对于废气涡轮增压器，需要将发动机的排气管链接在增压器的涡轮壳上。一旦高温废气被排除，经过喷嘴环，鉴于面积逐渐减小的趋势，同时，废气的压力和温度呈现下降的趋势，流速得到迅速提升。一旦涡轮受到高温高速废气气流的冲击，致使涡轮出现较快速度的旋转，促使整体废气的温度、压力和流速都出现增高的趋势。借助涡轮，废气得到处理。此时，涡轮与压气机叶轮的速度相同，有效吸入滤清过的空气，也在叶轮将其甩向外援，增大压力和速度，进入扩压器，降低了气流的速度，此时压力增大。当高压空气经过发动机进入气缸之后，鉴于充气效率的扩大，保证燃油能够得到更加充分的燃烧，在维持排量不变的前提下，增大发动机的输出功率。

3 涡轮增压技术优缺点

对于涡轮增压技术，优点比较突出。在当前的技术水平下，能够借助涡轮增压器实现对输出功率的增大。另外，立足节能和环保理念，涡轮增压技术功能也十分突出。当前，借助涡轮增压以及中冷技术，能够实现对气缸内充量容积率的提升，空燃比被增大，功率被大幅扩大。一旦 功率能够维持不变，能够实现对废气温度、烟度等的降低。在内燃机的发展中，涡轮增压技术不容忽视，能够切实提供内燃机的功率，增强经济学指标，减少对环境的不良影响，在内燃机发展史上不可替代。

根据辩证法的道路，任何事物的存在都具有双面性，借助涡轮增压，能够增加动力输出值，但是，需要进行这一过程中出现的高热现象，否则，产生的高热就会影响两个部分的正常工作。对于作用进行冷却的，会受到高热和快速的氧化现象，也就是说，利用涡轮增压，需要保证机油的高品质，优势在耐高温和抗氧化方面，需要及时进行改进。要对机油更换的时间进行合理掌控，缩短检查周期，避免氧化物的查收。对于车场而言，借助相应通道，进行加装机油冷却器，不要有效避免油温过高的现象，延长机器使用周期。

对于涡轮增压技术而言，其不足和问题要比较突出，如动力输出 呈现反应滞后的现象。由于转子自身存在惯性，叶轮反应较为缓慢，尤其是Ian的油门骤变的时候。从油门到叶轮高速转动期间，空气需要进入发动机，时间差不打，时间很长。对于一些经过改良的涡轮，需要压力进出的控制，时间通常被控制我2秒左右，对进气压力进行降低，这种优势在迅速提速中应用较为广阔。

4 涡轮增压新技术

针对常规涡轮增压技术中存在的缺陷，一些新的涡轮增压技术逐渐被开发出来并且在实际生产中进行运用。

4.1 可变增压涡轮叶片几何技术

当发动机转速不高的时候，排气流量也较小，涡轮片很难被推动，此时，可变涡轮几何系统中装在和涡轮叶片平行位置并且围绕它的那几片可变导流板的角度就会变小。这种做法的好处是实现气流通过空间的有效缩小，促使流速增大，叶片能够更容易地被推动。在转速较大的时候，流量呈现较为充足的状态，直接引发导流板角度的变化，使得涡轮能够获取最大的增压数值。借助可变涡轮叶片的几何原理，使得其能够在较低转速的情况下，达到较高的涡轮速度。同时，改善了气缸增压的状况，提高功率，扭力增大。

4.2 双涡轮增压技术

对于双涡轮增压技术，在进行分析之前，需要对其应用中的迟滞现象进行探讨。一旦油门踏板被踩踏，发动机转速发生变化。鉴于涡轮机与压缩机的惯性，很难在速度上及时跟进，迟滞现象发生。

对于双涡轮增压，顾名思义，就是利用两个涡轮增压器，二者相互独立。在两个增压器的作用下，使得进气效率大幅提升，强化增压效果，动力明显提升。另外，当转速不高的时候，工作的是低速涡轮，只需要使用较少的排气就能够带动涡轮进行高速旋转，进气压力足够大。在转速提升之后，高速涡轮发挥作用，使得动力呈现连贯性。也就是说或，对于双涡轮增压技术，在提升动力的同时，使得迟滞现象得到缓解。在具体应用中，双涡轮增压发动机通常被装在排量较大的发动机之上。

4.3 废气旁通增压技术

对于废气旁通增压系统，其主要立足柴油机低负荷区域，将其作为设计匹配点。针对很难有效兼顾的高负荷区域，可以先打开与大气相连的调节阀，达到废气的有效释放。这种装置的优点是能够对涡轮截面的大小进行有效控制，形成低速压力，对其动力、经济指标以及排放进行有效改善，促使柴油机的进气压力发挥旁通阀的作用，达到最佳的状态，有效应对性能恶化的问题。带废气旁通阀的增压器主要应用在柴油机上，其突出的问题是进行了废气的排放，存在能耗浪费的现象。

4.4 他涡轮增压新技术

除了以上几种种新技术外，还有电辅助增压技术、超高增压技术、谐振复合增压技术等，各有千秋，满足了汽车消费者多方面的需求。

参考文献：

[1]杨龑虓，宋蛰存.涡轮增压系统的现状和电控趋势[J].林业机械与木工设备，2003，32（01）：7-10.

[2]晓青.增压技术是现代车用发动机的必然选择[J].商用汽车， 2003（12）：68-69.

作者简介：龙侦发（1985-），男，广西临桂人，研究方向：汽车技术和应用。