涡轮增压是什么意思

关注：25 发布时间：2021-08-10 18:27:30

如今，“涡轮增压”已经成为许多车手的口头禅。其中，黄金组合dsg tsi以“行业”的姿态引*着国产涡轮车的浪潮。即使是现在，国内自主品牌也纷纷开发出自己的涡轮车型，有涡轮车不好意思和别人打招呼的倾向。那么小编想问你，涡轮是哪个涡轮增压器？另一个叫什么？涡轮叶片的尺寸和设计有什么作用？涡轮增压器内部是什么结构？不懂就赶紧看文章。

问：涡轮增压器有哪些部件？

老师：典型的涡轮增压器一般由压缩机壳体、压缩机叶轮、连接轴(芯)、涡轮壳体和涡轮等组成。芯由油封环(油环)、推力轴承、挡油板(背板)和浮动轴承(铜套)或球轴承组成。

问：涡轮增压器的工作原理？

老师：涡轮增压器的工作原理是利用发动机在爆款冲程后产生的高温高速废气的能量。废气从气缸排出后，流入排气侧涡轮蜗壳，带动排气侧涡轮叶片旋转。同时，排气侧涡轮叶片的高速旋转驱动同轴连接的压缩机蜗壳内的压缩机叶轮压缩流过该型式的空气。压缩空气经中冷器(interper)冷却后，成为具有一定压力和高密度的新鲜空气，流经节气门和进气歧管，然后进入气缸燃烧。随着气压和密度的增加，可以燃烧更多的燃油，通过相应增加燃油量和调整发动机参数，可以提高发动机的输出功率。

图片：涡轮增压器机身。

图：超过使用寿命后报废的涡轮机的分解图。我们可以看到，涡轮机体分为压气机壳体(左)、核心(中)和涡轮壳体(右)。

图片：丰田86搭载了greddy的涡轮套件，使得原本200马力的86在涡轮的鞭策下爆发出246.42马力，25kg/m的扭矩输出。

图片：安装涡轮增压器时，香蕉，进排气，中冷器，油冷却等。所有这些都需要相应升级，以匹配涡轮机，从而达到比较佳使用效果。

图：当然，汽轮机处的高温必须小心处理，此时合理的管道设计和隔热处理尤为重要。

在问：?浮动轴承和滚珠轴承有什么区别

老师：浮动轴承实际上是套在轴上的浮动轴承，即铜套。铜套与轴和轴承座之间有间隙，形成双层油膜。铜套浮动在轴和轴承座之间。一般内层间隙在0.05mm左右，外层间隙在0.1mm左右.轴承壁厚约3 ~ 4.5 mm，材质为铬铜合金。轴承表面镀一层铅锡合金或金属铟，厚度约0.005 ~ 0.008 mm，增压器工作时，铜套在轴和轴承座之间转动。

滚珠轴承在高性能车辆中更常见。顾名思义，滚珠轴承是在涡轮轴上安装滚珠来代替浮动轴承中的油的地方。球轴承的优点恰恰与浮动轴承相反：摩擦力更小，涡轮滞后效应更低，更有利于压功率极限；它可以有效地控制涡轮轴的动力学。油压和质量可以稍微降低，间接提高了汽轮机的使用寿命。它的缺点很明显，就是使用寿命不如浮动轴承，一般在7-8万km达到寿命极限，而且价格昂贵，维修困难。然而，滚珠轴承仍然是高性能车辆上的主流设备，因为它们在提高功率方面非常有吸引力。

但是滚动轴承的成本一般是浮动轴承的2-2.5倍，所以很多车厂出于成本原因不使用滚珠轴承；然而，在20世纪90年代早期，许多日本涡轮模型使用滚珠轴承。比如日产rb25deet采用加勒特制造的陶瓷球轴承；配sr20det的s15也用加勒特gt28r球轴承，gtr33 rb26deet用两个gt22r球轴承；现在的gtr35不使用球轴承，而是使用浮动轴承涡轮。

图：此图为浮动轴承内部结构，中心轴左右两侧有铜套，防止油渗入蜗壳，导致油进入进排气管造成不必要的损失。

图：此图为球轴承内部结构，比浮动轴承简单。球体设计使涡轮反应更快；由于球轴承有效减少滚动摩擦，不需要太多油润滑，有利于功率极限压下，也能改善涡轮烧油现象。通过旋转两种涡轮的叶轮，可以清晰的感觉到滚珠轴承涡轮旋转更平稳，而浮动轴承由于内部油的阻力难以旋转。

图片：这张桌子有哪些部分？让我们一起探索。

图：涡轮增压器中的压缩机外壳。

图片：涡轮增压器中的涡轮壳体。

图片：涡轮增压器的运动。(该运动已从报废的涡轮增压器上移除)

图：从左到右依次为背板、压缩机叶轮(图中未显示)、推力轴承、铜套(因机芯内部损坏无法拆卸)、机芯外壳、铜套、连接轴和涡轮。

图片：这是老师专门为国内团队设计的改进型涡轮机芯；由于涡轮体积小，铜套不采用分体结构，而是采用一体化设计，可以有更好的强度和耐用性。

图片：推力轴承的主要作用是防止汽轮机、连接轴、叶轮等轴向晃动。以免因与芯壳、蜗壳、压力壳等摩擦而造成汽轮机故障。但一般推力轴承损坏后会左右摇摆，需要更换推力轴承和背板来解决。

ass="ql-align-center "图，推力轴承根据不同的涡轮型号会有所不同。

图片：铜套安装在中心轴上，主要作用是隔离机油，润滑降温。一旦涡轮蜗壳和压缩机蜗壳附近的密封圈损坏，油就会进入排气管和进气歧管，进入燃烧室。另外，你还要注意一个问题。因为铜套是用机油润滑散热的，所以车辆用的机油要尽量好一些，劣质机油不能正常润滑散热，高温下会损坏油封，造成漏油。因此，我们建议涡轮增压发动机选择耐高温、抗氧化性能好的优质机油，并注意适当缩短机油更换周期。

图片：压缩机叶轮，为铸件。当然，为了获得更好的使用效果，很多高性能涡轮开始使用锻造数控压缩机叶轮。

图片：这个叶轮是伪造数控产品的，但是这个叶轮已经报废了。

图片：涡轮在涡轮壳里，它的工作环境极其恶劣，所以小编对它说“兄弟，辛苦了”！

图片：接下来，小编还将为大家演示涡轮机芯的安装步骤。

图片：上部为正常涡轮运动，下部为待组装运动。

图片：首先，在中心轴上安装铜套。

图片：由于涡轮体积小，采用一体式铜套，需要一个能够固定轴和中心轴壳的支架，以保证涡轮芯的稳定性。

图片：接下来是推力轴承。

图片：压缩机叶轮比较终安装到位后，螺丝反向紧固固定后，完成一个机芯。

图：好像不难。其实这只是一个给大家演示的过程，但在实际安装过程中并没有那么简单。

问：应收账款值代表什么？

老师：空燃比值是压缩机壳体和涡轮壳体的几何特征数。r(radius)是从涡轮轴承中心到压缩机出口(涡轮入口)横截面中心点的距离(在涡轮半径线缠绕360度后)。a(area)是指压缩机壳体的空气出口(涡轮入口)对应上述中心点的截面积，a除以r得到的值为a/r值。空燃比是涡轮增压器表征涡轮特性的重要指标。同品牌同型号涡轮的a/r值越高，空气流量越高，容量越大，涡轮在高速时性能会更好；但是迟滞也会增加。

a/r值分为压缩空气a/r值和透平a/r值。一般来说，压缩气体的a/r值大，意味着流量快但流量小，更适合低涡轮增压的涡轮；而压缩空气的a/r值小，说明流速慢但流速大，更适合高涡轮。相对来说，压气机a/r值的变化对涡轮性能的影响不大，而排气端涡轮的a/r值很重要。a/r值越小，废气流量越高，低速区的涡轮增压反应越快，涡轮迟滞越低，在低速区可以达到接近峰值的涡轮增压，所以在低速增加的情况下基本没有涡轮迟滞感；但同时高速提供的增压压力不足，因为增压器提供的压力不足以弥补压缩比的降低，所以高速时会有一种无力感。相反，a/r值越大，涡轮在低速范围内的增压反应越差，涡轮迟滞感越明显。虽然发动机在低速时很难增压，但在高速时可以产生更多的动力。速度越高，马力越大。综上所述，低a/r值(涡轮a/r值)属于低速动力涡轮，高a/r值属于高速动力涡轮。

此外，涡轮机外壳需要考虑的是与排气香蕉的界面尺寸。就像加勒特gt3076和gtx3076一样，它们只有a/r 60压气机外壳，但光是涡轮端就有十几个匹配选项，涡轮端与发动机的接口也不一样，比如t25、t3、t4、t3双涡接口、t4双涡接口等。不同接口的应收值也不一样。比如t25口可以配a/r 64，a/r 68，a/r 78，t3口可以配a/r 63，a/r 82，a/r 96。因此，一个好的涡轮不仅取决于材料，还取决于与发动机的合理匹配和匹配。

图片：a和r都来自哪里。

图片：涡旋盘和压缩机机壳上有不同的a/r值，a/r值分为压缩机a/r值和涡轮a/r值。一般来说，压缩气体的a/r值大，意味着流量快但流量小，更适合低涡轮增压的涡轮；而压缩空气的a/r值小，说明流速慢但流速大，更适合高涡轮。就排气端涡轮的a/r值而言，排气流量越小，涡轮在低速区的增压反应越快，涡轮滞后越低，涡轮在低速区可以达到接近峰值的增压。a/r值越大，低速范围内的涡轮增压响应越差，涡轮迟滞感越明显。虽然发动机在低速时很难增压，但在高速时可以产生更多的动力。速度越高，马力越大。

图片：这个涡轮的接口是t25端口。

图片：为涡轮增压器开发的接口垫，外层用铜，内层用铜

不锈钢制成；与普通铁皮、复合板材料相比，在强度和耐久性上堪称“长期监狱”。

问：叶轮的设计能影响什么？

首先，老师：的叶轮材料是铸造叶轮和锻造数控叶轮。一般小型涡轮，不同叶轮材料的实际效果不明显，大型涡轮效果明显。比如锻造数控叶轮从设计之初就与普通铸造叶轮不同，因为数控切割的叶轮在叶轮尺寸设计、叶轮高度、叶片数量、叶轮角度等方面都不同，而普通铸造叶轮多为平叶片，涡轮与压缩机之间的压缩量比较大时，叶片边缘会发生变形。锻造叶轮通过自身的材料特性，可以避免叶片在高压比条件下的变形。当然，比较后每个叶轮都需要作为一个单独的单元进行平衡，就像发动机中的曲轴一样，平衡后才能正常使用。此外，涡轮增压器的尺寸应与发动机相匹配，以达到发动机和涡轮的比较佳效果。

图片：此叶轮为铸造产品，结构和成本优势明显。

图片：这款叶片采用锻造数控技术，比较大的特点是响应速度更快，让涡轮快速进入高压区，但成本自然会更高。

图片：不同的叶轮形状会让涡轮有不同的个性。

图片：每个叶轮出厂前必须经过单体平衡，与中心轴的连接处用高速摩擦焊接固定，旋转不变。

问：变截面涡轮(vgt)和普通涡轮有什么区别？

老师：变截面涡轮与普通涡轮比较大的区别是在涡轮叶轮外增加了由真空压力或电子系统控制的小张角导叶。这些叶片固定在叶轮外部，当废气首先流经导向叶片时，它被输送到涡轮叶片。此时，导叶的角度会根据空气流量和流量而变化，从而控制涡轮的速度。通过这种设计，在低速和低排气压力的情况下，通过较小的导叶角度的空气流量可以更快地增加涡轮的压力，从而可以更好地推动涡轮，并且涡轮在低速时具有更好的相应速度。

同时，随着发动机转速的提高，导叶角度变大，在满载情况下，导叶保持全开，降低了排气背压，从而达到一般大型涡轮的增压效果。此外，由于改变叶片角度可以有效控制涡轮的转速，实现涡轮的过载保护。

另一方面，变截面技术更重要的作用是改变a/r值中的“a值”。当叶片角度较小时，排气进口的截面积会相应减小，所以a的值也会相应变化，具有小涡轮响应快的特点。当叶片角度增大时，a值增大，然后a/r值增大，从而获得更强的高速功率输出。总之，通过改变叶片角度，可变涡轮几何形状可以随时改变排气涡轮的a/r值，从而兼顾大/小涡轮的优点。

图片：这是一台普通的涡轮。

图片：这是一个变截面涡轮。入口流量由叶轮上的可调角度导向叶片调节，然后相应增加涡轮速度。

图片：沃尔沃将变截面涡轮技术转化为vnt。