發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在汽缸內(nèi)燃燒作功來產(chǎn)生功率的，由于輸入的燃料量受到吸入汽缸內(nèi)空氣量的限制，因此發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率也會(huì)受到限制，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進(jìn)入汽缸來增加燃料量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)作功能力。

渦輪系統(tǒng)是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中最常見的增壓系統(tǒng)之一。

如果在相同的單位時(shí)間里，能夠把更多的空氣及燃油的混合氣強(qiáng)制擠入汽缸(燃燒室)進(jìn)行壓縮燃爆動(dòng)作(小排氣量的引擎能“吸入”和大排氣量相同的空氣，提高容積效率)，便能在相同的轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生較自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)更大的動(dòng)力輸出。情形就像你拿一臺(tái)電風(fēng)扇向汽缸內(nèi)吹，硬是把風(fēng)往里面灌，使里面的空氣量增多，以得到較大的馬力，只是這個(gè)扇子不是用電動(dòng)馬達(dá)，而是用引擎排出的廢氣來驅(qū)動(dòng)。

一般而言，引擎在配合這樣的一個(gè)“強(qiáng)制進(jìn)氣”的動(dòng)作后，起碼都能提升30%-40% 的額外動(dòng)力，如此驚人的效果就是渦輪增壓器令人愛不釋手的原因。況且，獲得完美的燃燒效率以及讓動(dòng)力得以大幅提升，原本就是渦輪增壓系統(tǒng)所能提供給車輛最大的價(jià)值所在。

那渦輪增壓器的工作原理到底是怎么樣的呢？

渦輪增壓器的工作原理

首先發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，推動(dòng)渦輪排氣端的渦輪葉輪（上圖右邊），并使之旋轉(zhuǎn)。由此便能帶動(dòng)與之相連的另一側(cè)的壓氣機(jī)葉輪（左邊）也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。于是壓氣機(jī)葉輪就能把空氣從進(jìn)風(fēng)口強(qiáng)制吸進(jìn)，并經(jīng)葉片的旋轉(zhuǎn)壓縮后，再進(jìn)入管徑越來越小的壓縮通道作二次壓縮，這些經(jīng)壓縮的空氣溫度會(huì)比直接吸入的高，需要通過中冷器進(jìn)行降溫之后再被注入汽缸內(nèi)燃燒。如此重復(fù)即是渦輪增壓器的工作原理。

節(jié)氣門的作用

在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中主要有兩大部件，一是空氣濾清器，負(fù)責(zé)過濾空氣中的雜質(zhì)；二是進(jìn)氣管道，將空氣引入到氣缸中。在進(jìn)氣管中有個(gè)很重要的部件，就是節(jié)氣門。

節(jié)氣門構(gòu)造圖

節(jié)氣門主要的作用就是控制進(jìn)入氣缸的混合氣量大小。我們開車時(shí)踩油門踏板的深淺，其實(shí)就是控制節(jié)氣門開度的大小。油門踩得越深，節(jié)氣門開度就越大，混合氣進(jìn)入量就越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)上升。

氣門構(gòu)造示意圖

傳統(tǒng)拉線油門是通過鋼絲一端與油門踏板相連另一端與節(jié)氣門相連，它的傳輸比例是1：1，這種方式控制精度不理想。而現(xiàn)在的電子節(jié)氣門，是通過位置傳感器，將踩踏油門動(dòng)作的力量、幅度等數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茊卧M(jìn)行分析，總結(jié)駕駛者的意圖，再由ECU計(jì)算實(shí)際節(jié)汽門開合度并發(fā)出指令控制節(jié)汽門電機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門的精準(zhǔn)控制。

進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度可變？

進(jìn)氣歧管內(nèi)安裝控制閥，通過它的打開和關(guān)閉，可以將進(jìn)氣歧管分為兩段，從而改變它的有效長(zhǎng)度。改變進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度主要是為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣效率，提升發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下的動(dòng)力性能。

可變進(jìn)氣歧管示意圖

排氣歧管為什么“長(zhǎng)”得奇形怪狀的？

汽車的排氣系統(tǒng)主要包括排氣歧管、三元催化轉(zhuǎn)化器、消聲器和排氣管道等。主要的作用就是將氣缸內(nèi)燃燒的廢氣排出到大氣中。

汽車的排氣系統(tǒng)示意圖

我們看到的排氣管大多都形狀怪異，這種設(shè)計(jì)是為了最大限度地避免各缸排出的廢氣發(fā)生相互干涉或廢氣回流的現(xiàn)象，而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。

排氣歧管示意圖

發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部示意圖

渦輪增壓是怎樣增壓的？

渦輪增壓（Turbocharger）簡(jiǎn)稱Turbo或T。平時(shí)我們?cè)谲囄部吹街T如1.4T、2.0T等字樣，說明這輛車的發(fā)動(dòng)機(jī)是帶渦輪增壓的。

渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)原理

渦輪增壓器主要由渦輪機(jī)和壓縮機(jī)兩部分組成，通過一根傳動(dòng)軸連接。渦輪的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，排氣口與排氣管相連；壓縮機(jī)的進(jìn)氣口與進(jìn)氣管相連，排氣口則接在進(jìn)氣歧管上。通過發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣沖擊渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)同軸的壓縮機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)制地將增壓后的空氣壓送到氣缸中。

渦輪增壓空氣流動(dòng)示意圖

渦輪增壓主要是利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的能量帶動(dòng)壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣的增壓，整個(gè)過程中基本不會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，擁有良好的加速持續(xù)性，但是在低速時(shí)渦輪不能及時(shí)介入，帶有一定的滯后性。

機(jī)械增壓又是怎樣的？

機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造圖

機(jī)械增壓（Supercharger）主要是通過曲軸的動(dòng)力帶動(dòng)一個(gè)機(jī)械式的空氣壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)來壓縮空氣的，但工作過程中會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力造成一定程度的損耗。

機(jī)械增壓器構(gòu)造圖

由于機(jī)械增壓器是直接由曲軸帶動(dòng)的，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，增壓器也就開始工作了。所以在低轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出表現(xiàn)也十分出色，但是在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械增壓器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的損耗也是很大的，動(dòng)力提升不太明顯。

機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣示意圖

雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是怎樣工作的？

雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，顧名思義就是指一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有兩個(gè)增壓器。如一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上采用兩個(gè)渦輪增壓器，則稱為雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

針對(duì)廢氣渦輪增壓的遲滯現(xiàn)象，排氣管上并聯(lián)兩只同樣的渦輪，在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的時(shí)候，較少的排氣即可驅(qū)動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進(jìn)氣壓力，減小渦輪遲滯效應(yīng)。

前面了解到，渦輪增壓器在低轉(zhuǎn)速時(shí)有遲滯現(xiàn)象，但高速時(shí)增壓值大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升明顯，而且基本不消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力；而機(jī)械增壓器，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)渦輪，沒有渦輪增壓的遲滯，但是損耗部分動(dòng)力、增壓值較低。一旦把它們結(jié)合一起就可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)了。

雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖（渦輪增壓器+機(jī)械增壓器）

如大眾高爾夫GT上裝備的1.4升TSI發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)師就把渦輪增壓器和機(jī)械增壓器結(jié)合到了一起。將機(jī)械增壓器安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)上，渦輪增壓器安裝在排氣系統(tǒng)上，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低速、中速和高速時(shí)都能有較好的增壓效果。