【动力改变世界】柴油机发展史之涡轮增压器的应用

大家好我是FOCUS，大家都知道，现代的柴油机上已经有了一个必不可少的好伴侣…涡轮增压器…现在柴油机早已全面进入涡轮增压时代！那么涡轮增压器究竟是如何被应用到柴油机上的呢！首先我们要说的是他的工作原理：增压器原理

我们知道，柴油机的做功需要柴油和空气混合后产生热能并转化为机械能，才能输出功率，柴油与空气的理论空燃比是1:17，但实际燃烧需要一定的过量空气系数，自然吸气柴油机的空燃比是不能满足良好燃烧的，进气增压装置则是满足所需充气效率达到良好燃烧的必要措施。

废气涡轮增压系统是我们最常见的涡轮增压装置，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮壳内的涡轮，涡轮带动同轴的压气机内的叶轮，叶轮压缩吸入的空气，即增压后进入气缸，实现气缸内空气密度的增大，空气密度的增大可以燃烧更多的燃料，从而在发动机排量不变时增加输出功率，并且燃烧效率极大提高，排入大气的CO2和有害物质如NOx大幅度降低，在环保上起到了非常关键的作用。

废气涡轮增压
涡轮诞生之初，其实并不是给汽车用的，而是用在另一个人类科技结晶——飞机身上。我们都知道，随着海拔的升高，空气中的含氧量会逐渐减小，而发动机运转所需最重要的两种物质就是油和氧气。过少的进氧量会严重影响燃烧的质量，从而让飞机的性能大打折扣甚至引发事故。这一技术壁垒在当时难倒了各国飞机工程师，军方对此也无可奈何。

直到1917年，事情才出现了转机，法国雷诺公司的工程师AugusteRateau无意中看到了AlfredBuchi博士的新发明，这个长得像蜗牛的东西立刻引发了他浓厚的兴趣——用增压器强制给发动机“灌气”，以暴力的方式解决飞机高空供气的难题。敢想敢干一向是法国人的风格，在一番考量后，他们真的将当年那个体积巨大的涡轮增压器塞进了雷诺战斗机弱小的身板里。成果是令人满意的，增压发动机让雷诺战机精神大振。巨大的性能优势下，德国的福克三翼机和信天翁被打的无可奈何。尽管涡轮增压器好处很多，不过在当时的工业水平下，涡轮的耐用性可靠性都存在很大问题。只有财大气粗，不惜血本的军方才愿意使用。涡轮增压器价格高昂，故障率又很高，因此被机械师们诅咒成“只有疯子才喜欢的东西”

讽刺的是，这个世界上最不缺少的就是疯子。随着一战的结束，一批机械狂人被从航空领域拖入了汽车领域，既然在飞机上玩不了，就放在汽车上玩！将涡轮增压装入汽车的想法也随之开始萌生。1933年，AlfredBuchi博士申请了一项可以供汽车使用的柴油发动机涡轮增压技术，仅仅5年之后，SwissMachineWorksSaurer公司就制造了一批涡轮增压卡车引擎。自此，涡轮增压器正式着陆，开始了与柴油机的不解之缘。
  在涡轮增压动力早期的发展史中，卡特彼勒是率先将涡轮增压技术推广到乘用车发动机上的企业之一。卡特彼勒通过和现在最著名的增压器供应商Garrett（盖瑞特）合作，对柴油发动机的缸体和增压器的壳体进行了强化设计，同时增加了增压器的密封性能，压缩机的尺寸由此变得更小。1955年Garrett（盖瑞特）研制成功T15涡轮增压器，而这也促使了世界上第一款量产的涡轮增压车型！

盖瑞特生产的涡轮增压器也促使了车用柴油机领域涡轮增压器的快速普及！但是早期的涡轮增压器体积太过庞大！不适合搭载在车用柴油机上！从50年代开始沃尔沃，斯堪尼亚和康明斯等主要发动机制造商开始研究在柴油机领域使用涡轮增压器的技术…而德国一位工程师Kurt Beirer设计出一台结构紧凑的废气涡轮增压器！解决了自身体积庞大的问题！并且在柴油卡车上得到了广泛的应用！

如今！几十年过去了！涡轮增压器的原理虽然没有变化，但是技术同样在进步！浮动轴承和机油润滑的技术解决了增压器寿命短的问题！而涡轮增压器水冷技术的应用解决了轴承温度高！停车后不能立即熄火的问题，想想我们学徒时候师傅是不是交代熄火前要怠速运转五分钟，否则容易损坏涡轮增压器呢如今的发动机理论上熄火前不需要再怠速运转…如今几乎百分之80以上的柴油机都搭载了废气涡轮增压器！搭载涡轮增压器的柴油机省油！噪音小！排放达标，动力强劲并且可以节省成本！同样的功率柴油机加涡轮比自然吸气型柴油机重量轻！体积小！自然可以节省制造成本！涡轮增压器绝对是柴油机的好伴侣
  好了！【动力改变世界】柴油机发展史三部曲就讲完了！大家可以关注我的其他帖子！感谢大家的支持！  （完结）
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