2013年03月05日08:49 來源：人民網(wǎng)-財經頻道
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以往曾是跑車裝備代名詞的渦輪增壓器如今變成了環(huán)保車的王牌。該裝置可以增強小型發(fā)動機的動力。乘著強化環(huán)保標準的東風，渦輪增壓器在全球的市場快速擴大。位于全球第三集團的IHI公司和三菱重工業(yè)公司正準備通過新技術來追趕位領先的美國企業(yè)。
“渦輪增壓器”是通過送入壓縮空氣來增大發(fā)動機功率的增壓裝置。在日本，估計會有很多人聯(lián)想到1980年代流行的、燃效很差卻以大功率為榮的跑車。但之后日本經濟泡沫破滅，同時人們的環(huán)保意識也日益提高。于是，渦輪增壓器的人氣日漸低落。
但現(xiàn)在，渦輪增壓器市場卻轉向了快速增長。世界四強之一的IHI的車輛增壓器板塊企劃部部長武井伸郎稱：“2011年的渦輪增壓器全球需求為2200萬臺，2015年將會達到3500萬臺�！�
渦輪增壓器的復蘇從2000年前后開始。當時，歐洲企業(yè)為了應對日益嚴格的環(huán)保規(guī)定，開始推進發(fā)動機的“小型化”。
有效利用排氣能量
小型化是指減小發(fā)動機的排量。歐洲廠商當時迫切需要應對嚴格的環(huán)保規(guī)定，于是，發(fā)動機小型化成為減排有害物質的有力方法。但是，如果只單純地減小排量，發(fā)動機的輸出功率也會降低，由此可能喪失乘坐舒適性。為此，歐洲廠商想到了使用渦輪增壓器，在保持燃效性能的同時，彌補輸出功率的不足。
渦輪增壓器過去曾給人留下“環(huán)保反派”的印象，現(xiàn)在卻變成了恰好相反的“環(huán)保王牌”。以環(huán)保為目的的渦輪增壓器最初在歐洲被柴油發(fā)動機所接受。柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機相比，具有低速時輸出功率較低的特點，渦輪增壓器可以彌補這一點，這也對普及渦輪增壓器起到了推動作用。
之后，日美等以汽油發(fā)動機為主流的市場也開始執(zhí)行嚴格的燃效規(guī)定。2006年，德國大眾公司推出了為低排量汽油發(fā)動機安裝增壓器的汽車。數(shù)量多于柴油發(fā)動機的汽油發(fā)動機的小型化步伐由此開始加快，渦輪增壓器市場呈現(xiàn)爆炸性擴大。
渦輪增壓器的基本構造十分簡單。主要部件是將廢氣流轉變?yōu)樾D運動的渦輪機，以及為發(fā)動機提供壓縮空氣的壓縮機。這兩個旋轉體通過軸連接在一起。
首先，利用發(fā)動機汽缸排放的廢氣，驅動渦輪機旋轉。通過軸來帶動壓縮機旋轉并吸入空氣，然后對其壓縮，再強力送入汽缸。如果空氣量多，燃燒就會變得劇烈，并相應地輸出強大的功率。因為能夠有效地利用排氣能量，所以效率比較高。
改善爆震及響應延遲現(xiàn)象
但如果將為柴油發(fā)動機開發(fā)的渦輪增壓器直接安裝在汽油發(fā)動機上，就無法發(fā)揮作用。原因是必須解決汽油發(fā)動機特有的“爆震” （異常燃燒）現(xiàn)象。
提高發(fā)動機效率的王道是“提高壓縮比”。汽缸內的混合氣體壓縮程度越高，就越能使燃料一次性燃燒，并在瞬間產生巨大的功率。不過，如果壓縮比過高，容易發(fā)生爆震。本來應該由火花塞選擇恰當?shù)臅r機使混合氣體燃燒，但混合氣體卻在沒有預料到的時候自然點火。這也會導致發(fā)動機出現(xiàn)故障。
為解決爆震問題，業(yè)界開發(fā)出了“直噴”方式。傳統(tǒng)型汽油發(fā)動機在汽缸前將汽油混入空氣并送入汽缸。而直噴方式直接向汽缸噴射燃料。燃料在汽缸內氣化時，因為會搶奪周圍的熱量，所以不容易發(fā)生爆震。柴油發(fā)動機之所以與渦輪增壓器比較相配，是因為很早以前就開始采用直噴方式，爆震也比較少。歐洲廠商在發(fā)動機小型化方面處于領先地位的原因也在于此。
解決了最大問題“爆震”之后，渦輪增壓器開始在低燃耗技術中占據(jù)重要位置，但這種裝置也存在弱點。那就是踩下油門之后到發(fā)揮增壓效果之前存在響應延遲，也就是“渦輪遲滯” （Turbo Lag）。
即便排氣量增加，具有一定重量的渦輪機的轉速也不能馬上提高。請想象一下風車，估計就容易理解了。剛開始即便向風車用力吹氣，也不會使其馬上開始全速旋轉。要解決渦輪遲滯問題，光是渦輪機、壓縮機及軸等的輕量化就存在限制。
由此誕生的是，在向渦輪機吹入排放氣體時縮小間隙的構造。就像為了讓水在擠壓軟管時強力流出而縮小噴口直徑的做法那樣，在排氣量較少時縮小噴出孔來加快流速，從而使渦輪機高速旋轉。通過進行多種改進，使原來長達兩秒鐘左右的渦輪遲滯縮短到了一秒鐘左右。
還有一種不存在響應延遲的增壓方式。那就是使用“機械增壓器”。利用經由皮帶等從發(fā)動機的輸出軸取出的動力來壓縮空氣。因為與發(fā)動機直接相連，所以可在踩下油門的同時發(fā)揮增壓效果。
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