涡轮增压技术百年回顾

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说到涡轮增压器，它已问世了100多年了，可也就是近10年才被人们常常提到。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增压器厂开工，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。
　　早在1919年，美国通用电气公司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面市。

　　虽然Buchi是涡轮增压器之父，可Garrett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年上市。

　　使用了增压技术的Oldsmobile Jetfire3.5升V8发动机达到了215马力，而非增压的最好成绩只有185马力。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 又将涡轮增压器技术传播得更广泛，使2升发动机的动力性能与3升发动机基本相同。接着是奔驰300D Turbo，它的动力性能给人留下了很深的印象。

　　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的出现了。涡轮增压器在赛车中也起着重要的作用，包括WRC、勒芒24小时。

　　涡轮增压器可以产生更大的扭矩来满足开车人的驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，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、转速更高（高达280000rpm），空气压缩比已经达到2-2.5∶1（汽油机）和4-6∶1（柴油机）。

　　涡轮增压器的工作原理虽然简单，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，压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。不仅需要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。

　　今天，随着排放标准的越来越严格，汽车制造商不仅要满足环保要求，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。

　　涡轮增压器能够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，有涡轮增压器后，CO2的排放与相同功率的自然吸气发动机相比要少10-20%。在高海拔地区也能满足空气供给，在冷启动时能使三元催化更快进入工作等。

　　今天在欧洲，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。由于涡轮增压器的采用，也改变了人们对柴油机的看法，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、新的平衡技术和微量润滑油轴承系统及全新电子控制的使用，涡轮增压器对于21世纪的汽车将起着重要的作用。