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#老司机聊汽车知识#内容概述：涡轮增压器的功能与类型扭矩和功率的关系为什么相同排量或排量差距很小的涡轮增压机性能差距会很大，又为什么小排量涡轮增压机的性能可以超越中大排量的自然吸气发动机？这两个问题应当困扰了很多消费者。其实原理很简单，用三个字概括其原因当然是「氧浓度」；涡轮增压技术是在“玩氧气”，自然吸气发动机则是在“玩排量”，这是两个技术阶段不同的动力提升方式，下面来了解一下增压技术的本质吧。

01什么是涡轮增压

涡轮增压器的本质可以理解为「气泵」（空气压缩机）。“泵”是种驱动气体或液体等流体运转并压缩的发动机，用车过程中使用的打气泵、油泵、水泵都是一样概念的机器；其中轮胎的压力平均为2.5bar左右，这就是压缩空气的标准。涡轮只是用于压缩空气的“零件”，涡轮增压器分为“增压器涡轮”和“压气机涡轮”（下文简称叶轮）。其动力按照不同动力源可以分为三类，但不论哪种都是由高速旋转的叶轮辅助吸入空气，并且将空气进行压缩，下图为空气压缩机前后的氧分子密度差异。增压器类型可以分为三大类：废气涡轮增压机械增压电驱涡轮机械增压是通过皮带连接内燃机的曲轴，启动后曲轴运转则增压器开始运转；内燃式热机的“转速”指的正是曲轴每分钟转动的次数，家用代步汽车的内燃机极限转速多为≤rpm，经过放大后的机械增压器显然转速会比较低，增压效果也就会比较差。所以这种技术基本被淘汰了，至于电涡轮的应用是很少的，主要以赛车为主，这里也就不再讨论了。重点：废气涡轮增压器的类型又可以细分。普通增压器单涡轮双涡管增压器双增压系统废气涡轮是通过内燃机运行中产生的高压气流，从排气歧管引出管路启动涡轮运转；涡轮和叶轮是刚性结合的，所以两者的转速也会完全相同。涡轮增压机其实就是自然吸气发动机加上这套增压器，这种内燃机运行时产生的排气气流是非常强的；比如2.0L的发动机每次排气为≤0.5L，以rpm的转速运转就是每分钟排气次。算一算气流会有多大吧。普通增压器是留有一根管道驱动涡轮运转，对于气流压力的调整效果并不是太理想，所以近期的大部分新车都在使用「双涡管增压器」，结构特点如下。两个涡管的增压器会将气缸的排气歧管分为两组，以四缸发动机为例，一般由2/3气缸集成一条歧管，1/4气缸集成另一条歧管。这样的设计其实是很有意思的，因为四缸机的点火顺序为「1-3-4-2」；也就是说做功时的两路排气歧管是在交叉产生排气，涡轮之前的“脉冲增压”出现的效率就会很高。普通的单通道增压器实际是定压增压，是个气缸交替做功产生的脉冲增压会叠加后形成固定的压力；但是分为两路歧管分别驱动是更狭小的两路气道，产生脉冲增压压力也被分成了两路。这种增压器可以把更低的转速产生的气流的压力进行“放大”，涡轮的转速提升效率会很高；所以很多品牌的双涡管增压发动机都能在转实现最大扭矩，这就是增压效率提升的优势。其次双涡管增压还能够提升进排气效率，假设用普通涡轮增压器，四缸气缸的排气歧管是连通的，而排气冲程中实际存在进气门和排气门同时打开的一瞬。这种设计的目的是让排气压力成为吸气的动力，但是单涡管增压器反而会在这一瞬间影响效率；因为前一个气缸做功排气后，废气在歧管中会产生压力，随后另一个气缸排气就会因歧管内的高压而降低排气速度。进气一定程度依靠排气的效率（流畅性与程度），所以单通道的增压器并不是很理想；但改为双涡管技术后，1号气缸做功时4号气缸是进气冲程，同时不与2/3气缸连通，这样就不会影响进排气的效率了。所以使用双涡管技术可以有效提升性能，使用这种技术的发动机从10万级别的长安NE·JL系列，比亚迪骁云1.5T，宝马系列发动机，到保时捷的3.0T都有应用。六缸机的特殊性：3+3，单通道双涡轮的效果会更好。主流的V型六缸发动机的本质很像是两台直列三缸发动机的组合，这种机器的点火顺序是比较另类的，标准为是1-4-5-2-3-6。每侧的气缸都是一组排气时，另外两组或做功或进气，这样也是不会互相干涉而影响运行效率的。那么如果将这种发动机的两组气缸各自加入一套增压系统，是不是等于“双涡管增压器拆分为两组单通道增压器·并进行加强”？答案就是这样的。这种缸数比较多的内燃机如果使用双涡管增压器仍然会产生一定程度的互相干涉，如果使用单通道的双涡轮系统则能更有效地提升效率，增压的标准提升带来的当然是扭矩的提升了。说明：使用双增压系统的发动机并不多，因其对技术水平的要求比较高，但主要还是制造成本偏高，缸数过多的发动机本身也有很高的制造成本。所以这种技术大多应用于高端车辆，或者是一些品牌的跑车。知名度比较高的有福特F的3.5T，保时捷的2.9T，BBA也有些可选项，跑车中比较有代表性的是道奇蝰蛇的双增压系统。至于双增压会比双涡管单涡轮好多少，可以参考卡宴的2.9T的kw/N·m（~0rpm），它要比3.0T双涡管的版本多出74kw/N·m哦。

02增压的目的是什么

压缩空气的初衷是为了“增氧”，空气中的各类分子存在间隙，在压力不变的前提下是稳定的。增压压缩正是通过外力挤压小分子的间隙——压缩变小但是容器的容积不变，容器（气缸）内的空气分子数量是不是都会增多？其中氧分子的增多是最有价值的，因为燃油燃烧的本质是氧化还原反应，没有氧气内燃机就无法运转；反之等量的燃油在固定的时间内，与越多的氧气反应则燃烧的速度就会越快，转化出的热能也就会更大，这是所谓的富氧燃烧。燃油汽车其实在热车状态下也无法将燃油充分燃烧掉，因为做功的速度太快，没有充足的时间让燃油与氧气充分反应。所以提高氧浓度而加燃烧的速度（效率），这种方式就能够通过更有效地的燃烧燃油而实现热能扭矩的提升。这就是为什么需要涡轮增压器来提升扭矩的原因，也是为什么要从单通道升级为双通道，≥六缸的发动机还适合使用双增压器的原因了。编辑：天和Auto-汽车科学岛天和MCN授权发布欢迎转发留言讨论

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