涡轮增压器的角色

卫东

说到涡轮增压器，在我的印象里，也就是近十几年才被人们常常说起，其实它已经存在100多年了。早在1905年，Sulzer Brothers Research and Development 公司的Alfred Buchi博士申请了第一款涡轮增压器的专利——动力驱动的轴向增压器，1911年在瑞士的Winterthur建立的增压器工厂开工了，在1915年制造出了原型航空器发动机增压器，利用发动机废气来驱动，主要目的是用来克服高海拔稀薄空气对动力的负面影响。在1919年，通用电器制造的增压器将飞行器升到了一万米高空。当时的人们还没有完全认识到增压器的潜力，直到1938年第一款带增压的卡车发动机才面市。

汽车增压技术走向成熟

Buchi是涡轮增压器之父，Garrett则将它广泛推广。到了1961年，小轿车才开始试探性地安装增压器，首先出现在Oldsmobile F85上， 并在1962上市。使用了增压技术的Oldsmobile Jetfire3.5L V8发动机达到了158kW，而非增压的最好成绩只有136kW。对于轿车，20世纪70年代是涡轮增压器的一个转折点。带增压的Porsche911于1975年面市。1977年Saab 99 将涡轮增压技术传布更为广泛，使2L涡轮增压发动机的动力性能与3L自然吸气发动机相同。接着是奔驰300D Turbo，它的动力性能给人留下了很深的印象。在1978年别克Regal和Le Sabre运动款安装了涡轮增压器。在20世纪最后20年中带涡轮增压器的车型一款款地出现了。涡轮增压器在赛车中也起着重要的作用，包括F1、WRC、勒芒24小时。

涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，在1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。今天的涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小，空气压缩比已经达到2—2.5∶1（汽油机）和4—6∶1（柴油机）。

涡轮增压器工作原理简单但制造工艺要求高

涡轮增压器就是一个气泵，由发动机排出的废气来驱动涡轮增压器一侧的叶轮，当它越转越快时，另一侧的叶轮也在同步加快，增大了进入燃烧室的进气量。就像你所理解的，壓缩后的空气会变得很热，所以在进入燃烧室前要进行冷却，就是我们常说的中冷，中冷也帮助降低了燃烧室的温度。

涡轮增压器的原理很简单，但实际上它是很复杂和精密的。不仅是内部配件的严密配合，涡轮增压器还要和发动机严密匹配，否则就会降低发动机的效率甚至造成损坏。

涡轮增压器带来的好处

今天，随着排放标准的越来越严格，汽车制造商就必须要满足环保要求，同时又要满足客户的需求，保证足够的驾驶乐趣。涡轮增压器正好能满足降低排放并提高燃油经济性，同时又不会以失去驾驶乐趣为代价。涡轮增压器会提供更好的燃油经济性，因为增压会给燃烧室提供更多的空气，使燃烧更彻底，排放更干净。对于汽油机，CO2的排放与相同功率的自然吸气发动机相比要少10～20%。其他好处有：在高海拔地区也能满足空气供给；在冷启动时使三元催化更快进入工作等。

今天，涡轮增压器不但在欧洲，在全世界范围内都占据了主流，尤其是小排量增压发动机在大行其道，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。随着新的耐高温材料、新的平衡技术、微量润滑油轴承系统及全新电子控制的使用，涡轮增压器将会变得越来越普及。而随着48V电气系统的逐步流行，电子涡轮增压器也在蠢蠢欲动。可以说增压器与传统发动机的配合将会越来越紧密。