Turbo引擎原理
发布时间：0000-00-00 00:00:00 作者: hcleung113 点击:0 类别: 压克力管渦輪增壓
渦輪增壓器基本上是相當簡單的構造，由引擎排放的廢氣來驅動渦輪葉片，再經過中心軸連動另一端的壓縮葉片，迫使新鮮空氣在高壓力下進入引擎。通常壓縮端裝置在空氣濾芯和進氣歧管之間，而渦輪端則在排氣歧管和排氣尾管間。
由於是以高壓將大量的空氣壓縮進入引擎燃燒室，能混合較多的燃油並且有效的燃燒，所以可產生較大的動力。
渦輪增壓是目前最流行及最有效的方法,其原理主要是利用排廢氣的壓力驅動 渦輪,並且以渦輪(Tubine)帶動同軸的空氣壓縮葉片,壓縮吸入的氣流再送往汽缸。一般自然進氣的引擎是藉由汽缸內活塞下降的負壓來吸入混合氣,因此被吸入的混合氣其壓力在理論上最大值應不超過一大氣壓,但是高增壓的Turbo引擎郤可以將混合氣壓力提高到一大氣壓以上。在氣壓低時,被吸入汽缸內的混合氣壓力就低,造成引擎出力也比較小;無論何種自然進氣引擎,在氣壓低的地方其性 能都較正常氣壓下為弱,渦輪增壓器正是以前航空工業為了解決飛機在高空飛行時,出力減弱的情形而開發產生。藉由高溫、高壓的廢氣循環來驅動 渦輪葉片,理論上以每分鐘10~20萬轉的高轉速運作,將可使引擎出力提升30%~40%!
渦輪增壓器本身體積小、重量輕,但總需要一定的廢氣循環的動能,才能夠順利推動 ,在廢氣壓力未達設定值之前,渦輪增壓器的效率很低(渦輪推不動),強制進氣量不足的情況下,反因為引擎壓縮比較自然進氣引擎還低,活塞下拉時所帶動 的吸力更顯不足,引擎效率低落;由於只要一待引擎轉速足夠,動力表現隨即恢復正常,因此這種現象便稱為「渦輪遲滯」〈Turbo Leg〉。
一般而言,渦輪增壓在改裝市場上的主流改裝方式,是以配備渦輪增壓器的車輛做為素材,進一步「壓榨」引擎輸出功率,而其好玩之處也就在於引擎輸出功率的「增幅」彈性 相當大,不像改裝自然氣,耗費許多工夫之後,馬力輸出功率相當有限。
汽車用渦輪的大小約和一個哈密瓜般大,可分為機械增壓,和排氣增壓.機械增壓是用引擎以皮帶帶動渦輪,而排氣渦輪是已排氣管排出的廢氣推動,各有其優缺點.當然,它不能像車燈般的說裝就裝,身旁的周邊設備(空氣冷卻器、汽車電腦、洩壓閥…….),及引擎壓縮比,汽油混合比,進排器系統,燃油系統,冷卻系統等,都要隨著變更,工程浩大.加裝渦輪並不是跑車、賽車的專利,卡車、貨車、轎車,汽油引擎,柴油引擎都可加裝,各車廠都有渦輪車款,並不是改裝車才有渦輪套件.
渦輪的基本原理是,像是在引擎進氣歧管前加上鼓風機,吸入更多的空氣進入引擎內燃燒,達到增壓效果,讓引擎的容積效率可達到百分之百.渦輪是以排氣管排出的廢氣推動渦輪轉子,讓渦輪做動.使進氣量增加,引擎為了防止爆震,而降低壓縮比,約(8.0-9.3),增壓值約0.4-2.0 kg/cm2.加壓過的空氣因溫度高,所以空氣在進入進氣歧管前須加裝一個空氣冷卻器(Inter-cooler).冷卻空氣,因空氣高溫會膨脹,所以也可使進氣量再提升.當進氣壓力過大,渦輪的洩壓閥會自動洩壓,保護渦輪及引擎.因此,引擎的結構,也要因高溫、高壓、高性能而強化,所以比一般非加裝渦輪增壓器的車子成本較高.
進排氣的流程圖如下:
1. 進氣部分:
空氣慮清氣—渦輪轉子(進氣)—空氣冷卻氣—進氣起管—引擎.
2. 排氣部分:
排氣歧管—渦輪轉子(排氣)—洩壓閥—排氣管.
裝有渦輪增壓器的車子真是好處多多,可以較小引擎,輸出大動力,排氣量2000c.c.的車子可以輸出相當於排氣量2500c.c.~4000c.c.的動力,可省引擎室的空間.在高山上行駛時,較不會因較低的大氣壓力影響,而進氣不足,動力衰退.
機械增壓
增壓器是以不增加引擎排氣量為前提,而使動力輪輸出提升的方法,最早的增壓器全部都是機械增壓,在剛發明時被稱超級增壓器(Supercharge),後來渦輪增壓發明之後為了區隔兩者,起初渦輪增壓器被稱為Turbo Supercharger,機械增壓則被稱為Mechanical Supercharger,久而久之,兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger了!渦輪增壓器是利用引擎的廢氣排放來驅動 壓縮機;至於機械增壓器則是直接利用引擎出力來驅動增壓器,再將高密度空氣送入汽缸內以提高引擎的輸出功率。
機械增壓器壓縮機的驅動力來自引擎曲軸,一般都是利用皮帶連接曲軸皮帶輪,間接將曲軸運轉的扭力帶動 增壓器,達到增壓目的。依構造不同,機械增壓會經出現過許多種類,包括葉片式(Vane)、魯氏(Roots)、溫克爾(Wankle)等型式,而活塞運動 最早也被認為是一種機械增壓;時至今日,則以魯氏增壓器最被廣泛使用,更是改裝的大熱門。魯氏增壓器有雙葉與三葉轉子兩種型式,目前以雙葉轉子較普遍,其構造是在橢圓形的殼體中裝兩個繭形的轉子,轉子之間保有極小的間隙而不直接相連,藉由螺旋齒輪連動 ,其中一個轉子的轉軸與驅動的皮帶輪連結,轉子轉軸的皮帶輪上裝有電磁離合器,在不需要增壓時即放開離合器以停止增壓,離合器則由電腦控制以達到省油的目的。機械增壓的特徵,除了在低轉速便可獲得增壓外,增壓的動 力輸出也與曲軸轉速成一定的比例,即機械增壓引擎的油門反應隨著轉速的提高,動力輸出隨之增強,因此機械增壓引擎的操作感覺與自然氣極為相似,卻能擁有較大的馬力與扭力。
機械增壓優點為體積小,不需修改引擎本體、安裝容,易且由皮帶驅動,動力並不會有遲滯現象,因此在改裝界也頗受歡迎,尤其是原本為自然進氣設計的車輛,尤其適合改裝。
