渦輪增壓器的來源
20世紀(jì)20年代，船舶開始配備渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。第二次時(shí)間大戰(zhàn)期間，美國(guó)戰(zhàn)機(jī)也大量使用渦輪增壓，目的是解決戰(zhàn)機(jī)在高空吸入空氣量不足的問題，其中有不少都是著名戰(zhàn)機(jī)：例如B-17空中堡壘、B-24轟炸機(jī)、P-38閃電和P-47雷電戰(zhàn)斗機(jī)。
廢氣的能量
發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒后的混合氣體叫做廢氣，不過這個(gè)廢氣其實(shí)還是蘊(yùn)藏著很大的能量。正常發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷工作時(shí)的排氣溫度大概在750-900℃。排氣壓力視發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)而定，但往往具有數(shù)倍的的大氣壓力值。這些廢氣在排氣門打開的瞬間，流速可以達(dá)到500-700m/s，這個(gè)動(dòng)能是相當(dāng)大的，不利用可就浪費(fèi)了。
渦輪增壓器原理很簡(jiǎn)單工藝極復(fù)雜
由于廢氣具備的能量依然很大，不用可就浪費(fèi)了。因此工程師想到了利用廢氣的動(dòng)能，就好比水電站利用水的沖擊力一樣，利用廢氣推動(dòng)增壓器產(chǎn)生增壓效果，因而得名廢氣渦輪增壓。
渦輪增壓器的核心部件就是渦輪和壓氣機(jī)葉輪，這兩者是通過轉(zhuǎn)軸連接在一塊的。渦輪增壓器的工作很簡(jiǎn)單，高壓廢氣沖擊渦輪使其高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也就帶動(dòng)了葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng),葉輪就能高速壓縮空氣了。這個(gè)轉(zhuǎn)速非常高，現(xiàn)在車用渦輪增壓的轉(zhuǎn)速在12-20萬轉(zhuǎn)之間。
渦輪的作用是將廢氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)軸的高速旋轉(zhuǎn)，葉輪的作用是對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，因此兩者的形狀是完全不同的的，氣流的運(yùn)動(dòng)方向也完全不一致。由于渦輪承受的是發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓的廢氣，所以對(duì)材料的要求極高。
渦輪增壓器的優(yōu)勢(shì)
渦輪增壓器的動(dòng)力來源于高溫高壓廢氣，因此不會(huì)額外消耗發(fā)動(dòng)機(jī)自身功率，這和機(jī)械增壓器會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)7%功率的情況是完全不一樣的。此外，渦輪增壓器直接連接在排氣管上，結(jié)構(gòu)緊湊。
壓力越大，動(dòng)力越大是渦輪增壓器的真實(shí)寫照，機(jī)械增壓器增壓值一般在0.5bar以下，并且隨著轉(zhuǎn)速的提升消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也越多。但渦輪增壓完全沒有這樣的缺點(diǎn)，反而會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速的上升而更具威力。因?yàn)殡S著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，排氣壓力也會(huì)越來越大，沖擊渦輪的力量也更大，整個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將會(huì)快速上升，壓氣葉輪也能高速轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
