详解涡轮增压

2023年12月2日发(作者：雪佛兰景程图片)

自然吸气发动机从来都没有吃饱过

大家都知道F1比赛是全球最高规格的赛事，目前使用的是2.4升V8自然吸气引擎。不过其实早在1977年，雷诺车队就引入了涡轮增压引擎，F1从此出现了涡轮增压式与自然进气式发动机并存争霸的局面，后因涡轮增压马力太大，被国际汽联在1989年停用，以自然吸气引擎取代。以上例子就是最对增压发动机最直接的理解，其作用就是增加马力。

F1的技术永远都是代表着汽车工业未来的发展方向

其实增压不仅仅存在于我们的汽车发动机，在航空发动机中，增压更为重要。因为飞机在高空飞行的时候，空气稀薄，发动机吸入的空气量不足以产生足够的功率，因此在很多古老的活塞式发动机的飞机上也会装有增压器。航空发动机的增压器早在一战期间就应用于飞机上，当时采用的是机械式增压器，这使得当时的航空发动机能够尽可能的轻量化。

现代我们最常见的大型喷气飞机就更不用说了，增压器是必须的。以喷气客机使用的涡轮风扇发动机为例，巨大的进口风扇里面就是压气机(相当于增压器)。空气经过层层压缩，最终被送到燃烧室的空气压力和密度极大，从而在燃烧后爆发出巨大的能量。

或许有网友已经开始坐不住了，我们在谈汽车，你跟我提飞机干嘛?其实这两者是很相似的。飞机需要增压是因为吃不饱，汽车发动机需要增压同样是因为吃不饱。我们知道汽车发动机需要将空气吸到气缸里面，压缩后燃烧，但问题是发动机真能吸满一气缸的新鲜空气吗?事实上是不可能的。

首先是空气滤清器的阻力。发动机的空气滤清器就好比我们戴上一个口罩，呼吸的时候自然难受了不少，吸入的空气自然也没有那么多了。此外就是油门。所谓的油门就是横在进气管的一块板，这块板被称为“节气门”板张开的角度越大，允许通过的空气就越多。不过由于这块“板”本身就占据了进气管的一定面积，因此即使开度再大也有不少损失。所有这些因素加起来导致发动机能够吸入空气的实际比例只有气缸实际容量的7-8成，也就是说自然吸气发动机一直都没有吃饱。

汽油机对油门的控制是通过“节气门”控制进入发动机的空气量，从而控制发动机功率输出的。由于这个“节气门”增加了进气阻力而且产生了负压，让发动机始终不能吸饱氧气，同时还因为吸气阻力而消耗了一部分功率。

因为自然吸气发动机一直不能吃饱，所以增压也就很自然地被工程师想到用来挖掘发动机的潜力。从这个角度上来说，增压并不是硬往气缸里塞空气，只不过是帮助发动机充分发挥其能力而已。

增压有什么好处

增压首先的好处就是解决了自然吸气发动机本身固有的缺陷——永远吃不饱。因此，在相同的排量下，增压发动机能够发出更大的功率，满足更多的需要。这是从功率输出的角度上说的。

反过来说，就是可以用更小排量，更轻的发动机代替以往更大排量发动机才能做到的工作，由于更小的发动机各种摩擦面积小，重量轻，本身运转起来消耗的能量自然就少，效率也就提高了，完全顺应了当下节能环保的潮流。在之前我们给大家介绍的《2011国际最佳发动机 8款获奖引擎点评》里面就提到，菲亚特的0.8升双缸涡轮增压发动机获得了4个大奖里面的3个，气势一时无量。

这款发动机刚好完全解决了以上提到的自然吸气吃不饱的问题。除了涡轮增压外，这款发动机还取消了“节气门”，进气量的多少完全用电子控制的气门来控制。加上只有2个气缸，体积极为紧凑轻巧，效率自然就大大提高。

上文提到过，国际汽联在1989年停用涡轮增压发动机，是因为功率过大。不过有意思的是，2010年12月10日,国际汽联审议并通过了F1从2013年开始，使用1.6升的4缸涡轮增压发动机，取代当前的2.4升自然吸气V8发动机的新规则。

新规则称：各支车队使用直列4缸1.6升涡轮增压发动机取代现有2.4升V8发动机，最大输出功率限定仍为750马力，峰值转速从现有的18000转/分降低到12000转/分，在维持当前动力输出水平的情上况下，增加动能回收装置，将燃油消耗降低35%。

国际汽联规定的发动机转速大幅下降了1/3，排量减少但功率依然不变，这种情况其实在民用车上早已看到。例如上一代宝马M5使用的自然吸气发动机峰值转速都超过8000转，而新一代M5采用的涡轮增压发动机峰值转速下降到7000转，马力更大还更节油。以往自然吸气发动机的最大扭矩需要在很高的转速上才能出现，而现在的涡轮增压机器在1000多转的时候就能悉数发出，并且能在很宽广的转速范围内维持。更低的最大功率转速、更低的最大扭矩输出转速，意味着增压机器能够减少因为高转速带来的摩擦损失，效率进一步提升。

增压的坏处

既然增压有这么多好处，早期的发动机都干什么去了，现在才想起来要增压?

其实早在1909年，瑞典人Alfred Buchi博士就提出采用废气涡轮增压，后来首先被用在柴油发动机和航空发动机上。1977年，瑞典的萨博公司生产出第一款萨博93，是第一家将涡轮增压运用到汽车发动机上的厂商。不过当时的增压发动机不但造价昂贵，而且还有不少使用上的问题，因此难以大规模推广。 首先由于发动机燃烧压力增大，排气温度高，对缸体结构和耐热材料要求更高。

增压发动机对材料要求极高

空气被压缩后温度会升高，这是我们一般人都知道的常识。对于增压发动机来说，被加压的空气温度会急升70-100度，被燃烧后的排放温度也会更高，高温导致机件失效和耐用性急剧下降，早期材料则难以解决这个问题。此次是噪音，增压器都有高速转动的转子。转子速度从几千到十几万都有，高速转动的转子会产生很大的噪音。

事实上，以上种种的缺点仅仅是所有增压发动机的共同点。对于不同类型的增压发动机，例如我们熟悉的涡轮增压和机械增压，由于结构和原理完全不一样，他们所产生的问题也完全不同。不同的结构和形式具有完全不同的特点，这些我们将会在后面的文章中讲述。

相关知识 关于增压值

在描述机械增压的时候，网友经常能看到增压值这个指标。这是衡量一个增压器作用最重要的指标，一般用bar来表示。我们没有必要太精确地了解这个单位，只需知道1bar大致等同于1个大气压，也就是说如果增压器的增压值是1bar，也就是给空气额外增加了一倍的压力。值得注意的是，这个1bar并不是一个绝对数，而是相对的。如果去到高海拔地区，增压的效果肯定就没有1bar了。

改装车上一般都会加上这个压力表

机械增压器的起源 在国内，Supercharger被翻译为机械增压。但就Supercharger这个词汇而言，在国外的含义是很丰富的，只是因为在引入国内的增压器中，Supercharger是属于那种由机械直接带动的增压器，因此被广泛称为“机械增压”。

早期的机械增压器被用在工业设备上，1908年首先使用在赛车上，极速已经达到了160Km/h。1921年，奔驰就生产出第一款量产的机械增压车型，随后的机械增压被广泛应用于汽车和飞机上。因为结构简单容易实现，所有早期的增压车型都是使用机械增压器。

这款1928年产的奔驰跑车就装备了机械增压发动机

机械增压是如何工作的

机械增压的工作原理很简单，增压器前端的皮带轮和发动机直接和发动机曲轴皮带轮连接，当发动机转动时，增压器就会直接被带动。 为了提升增压器的转速，其皮带轮必然会小于曲轴所带动的皮带轮。增压器的转速一般会高于发动机曲轴的2.5倍以上，个别高增压的增压器能够达到曲轴转速的5倍以上，也就是几万转/分钟。

机械增压的类型和结构

目前应用最多的机械增压是罗兹式(Roots)增压器。这种增压器转子之间保有极小的间隙而不直接相连，转子由两个大小相同，互相啮合的齿轮连动，转动起来方向刚好相反，产生压缩空气的动作。其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连结，转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时会放开离合器以停止增压,离合器则由计算机控制以达到省油以及减少噪音的目的。

罗兹式(Roots)增压器

以前普遍采用3叶片的转子，但现在开始使用4叶片的转子，配合更为精准。叶片的形状对增压器的效率有极大影响，造工要求极高。无论是叶片的数量，还是叶片的形状的变化，最终都是为了提升增压效率。

4叶片螺旋形转子是目前的发展趋势

除了罗茨式增压器，还有一种离心式增压器也被广泛使用，特别是在改装车上，这种增压器的越来越受到重视。离心式增压器的样子长得跟蜗牛一样(实际上和涡轮增压的原理是一样的，关于涡轮增压我们后面再讲)。增压器里面只有一个离心式叶片，在高速旋转的过程中就把空气给压缩了。 很显然，这种增压器的特点结构更为简单，不像罗茨式需要两个转子，因此体积更小，布置更方便。不过这种增压器工作的时候会带有高频噪音，并且随着转速提高而愈发尖锐。为了达到有效的增压值，离心式增压器的转速普遍比罗茨式的偏高，一般可以高于曲轴转速5倍以上。

机械增压器的增压值不会太高

机械增压器由于受到转速和消耗功率的影响，其增压值很少超过1bar,一般在0.3-0.5bar之间，超过0.5bar的已经算高了。例凯迪拉克CTS-V 使用的第六代Eaton Gen 机械增压器的最大增压值达到0.62 bar，而Mini Cooper S R53上的机械增压值可以达到0.8，在机械增压中算是很高的增压值了。(新一代的Mini Cooper S已经换上了涡轮增压)

凯迪拉克CTS-V 中低转速扭矩表现优秀

由于机械增压采用皮带轮直接带动，也就是随着油门踏板踏下，发动机转速上升的瞬间，增压也是同步的。这就给予了驾驶者非常直接的驾驶体验。于此同时，因为在发动机低转速下就直接工作，机械增压发动机的低俗扭矩特别好，特别适合用于排气量大、注重中低转速扭力输出的引擎。因此，机械增压更为那些需要平稳动力输出、中低扭矩强劲的豪华车所使用。

搭载在奥迪A6L 3.0 TFSI Quattro上的机械增压引擎

结构简单、布局容易

机械增压的好处是容易布置，机械相对独立。工作温度低，基本不需要额外的润滑和冷却系统。例如很多V缸发动机，可以直接将增压器安装在两个气缸组之间的夹角里，非常方便。

由于结构简单，机械增压很适合用于改装。只要增压值不大，发动机缸体无需任何的改动，就可以加装机械增压器，只需要稍微调整发动机控制电脑，改变喷油和点火即可。

最大的缺点是消耗了发动机的功率

机械增压最大的缺点就是会消耗发动机产生的功率。目前大多数机械增压会消耗掉发动机输出功率的7%，并且随着转速的上升急剧增加。而提升发动机的功率大概在30%-50%之间，因此，机械增压发动机的转速往往不能过高，需要平衡增压器带来的负面影响。 机械增压的制造受制于叶片的设计和整体的强度。除了驱动齿轮之外，所有零部件都需要高强度的铝合金一体压铸成型，成本非常高。体积和重量也不小，因此更倾向于在大排量的发动机上使用。

尽管机械增压是一种古老而悠久的增压方式，不过在技术进步的推动下，体积更小，效率更高的涡轮增压开始大规模使用，似乎有着取代机械增压的气势，这将在下一期中介绍。

在上篇中，我们介绍了机械增压这种古老的增压形式。不过大家目前听得最多的，当然是涡轮增压了。涡轮增压现在风头正劲，欧美中级车已经大规模使用并且向紧凑级车型延伸。关于涡轮增压器，还是有很多有意思的话题的。

涡轮增压器的来源

20世纪20年代，船舶开始配备涡轮增压柴油发动机。第二次时间大战期间，美国战机也大量使用涡轮增压，目的就是我们在第一篇提到的，解决战机在高空吸入空气量不足的问题，其中有不少都是“名机”：例如B-17空中堡垒、B - 24轰炸机、P - 38闪电和P - 47雷电这两款战斗机。

B-17空中堡垒

废气的能量

发动机在燃烧后的混合气体叫做废气，不过这个废气其实其实还是蕴藏很大能量的。正常发动全负荷工作时的排气温度大概在750-900摄氏度。排气压力视乎发动机的工作状态而定，但往往具有数倍的的大气压力值。这些废气在排气门打开的瞬间，流速可以达到500-700m/s，这个动能是相当大的，不利用可就浪费了。

涡轮增压器 原理很简单 工艺极复杂

由于废气具备的能量依然很大，不用可就浪费了。因此工程师想到了利用废气的动能，就好比水电站利用水的冲击力一样，利用废气推动增压器产生增压效果，因而得名废气涡轮增压。

涡轮增压器的核心部件就是涡轮和压气机叶轮，这两者是通过转轴连接在一块的。涡轮增压器的工作很简单，高压废气冲击涡轮使其高速旋转，同时也就带动了叶轮高速转动,叶轮就能高速压缩空气了。这个转速非常高，现在车用涡轮增压的转速在12-20万转之间。

涡轮的作用是将废气的动能转化为转轴的高速旋转，叶轮的作用是对空气进行压缩，因此两者的形状是完全不同的的，气流的运动方向也完全不一致。由于涡轮承受的是发动机高温高压的废气，所以对材料的要求极高。 涡轮增压器的优势

涡轮增压器的动力来源于高温高压废气，因此不会额外消耗发动机自身功率，这和机械增压器会消耗发动机7%功率的情况是完全不一样的。此外，涡轮增压器直接连接在排气管上，结构紧凑。

“压力越大，动力越大”这是涡轮增压的真实写照。上篇我们提到过的机械增压器增压值一般在0.5bar以下（以后数据都以bar为单位），并且随着转速的提升消耗发动机的功率也越多。但涡轮增压完全没有这样的缺点，反而会因为转速的上升而更具威力。因为随着发动机转速的升高，排气压力也会越来越大，冲击涡轮的力量也更大，整个转子的转速将会快速上升，压气叶轮也能高速转动起来。

涡轮增压则很容易超过1bar的增压值，例如高尔夫R能达到1.3。不少改装车经过缸体强化和电脑调教之后也能够轻易实现1.5的高增压值，例如十代翼豹STI原厂增压值0.9，调整发动机电脑后能够轻易达到1.5。不过我们一般购买的家用非性能车，例如家用的高尔夫1.4T，君威2.0T，增压值都远低于1，一般在0.3-0.5之间，这样可以平衡性能、油耗和发动机的寿命。从中看出，涡轮增压比机械增压的增压值高得多，相应而获得的发动机功率提升也更大。

高温是涡轮增压器最大的杀手 涡轮增压器结构简单、不消耗发动机自身的功率、增压值高，这些因素导致涡轮增压具备强大的优势。不过涡轮增压的原理使其具备一个最大的隐患：高温。也正是这个隐患导致涡轮增压迟迟没有进入民用领域。

热量的来源有几个方面。第一是废气温度、前面我们讲过，汽油发动机的排气温度在全负荷工作时能够达到750-900度，在一般工作状态下也有将近700度。这些废气在推动涡轮旋转的过程中自身会降温，这个温度跑去哪呢?就是被涡轮叶片所吸收了。

其次，连接涡轮和叶轮的转轴以十多万转的转速高速旋转，转轴和轴承之间的摩擦就会产生大量的热量。最后，进气叶轮不断地吸入空气，压缩空气，自身的温度也会升高。这些因素加起来，使整个涡轮增压器处于绝对的“热火”之中。

高温导致的涡轮失效主要在于涡轮叶片变形烧蚀、转轴拉伤失效。多年来工程师为了对付这个问题想出了各种方法，概括来说无非就是两种：使用更耐热的材料和采用更有效的降温方法。（这些我们将会在以后的文章介绍）

涡轮增压真的有“迟滞”吗

“涡轮迟滞”曾经是最为用户诟病的缺点。所谓的迟滞是我们踩下油门踏板那一刻，到发动机输出相应功率所需要的时间。实际上所有的发动机都会存在这个迟滞，只是多少而已。因为如果您仔细感觉的话，都可以感觉出来。我们在踩下油门踏板的瞬间，发动机需要吸入更多的空气、调整喷油量，这些都需要时间。

因为早期的涡轮增压发动机在“迟滞”方面表现突出，因为被广为认知。那么涡轮的迟滞是从哪里来的呢?一是涡轮转动的惯性、要将其加速需要时间；二是转轴和轴承之间的摩擦；最后就是因为叶轮搅动空气所形成的阻力了。在这三个因素里，叶轮搅动空气所产生的阻力是最为主要的。正是因为整个涡轮转子的转速提升需要时间，叶轮越大，增压值越大，所需要的加速时间就越长，形成的“迟滞”就越明显。

改善涡轮迟滞的方法有很多，一方面可以借助直喷技术，间接提升低速时的扭矩特性，从而使发动机转速快速上升，增加废气能量推动涡轮，减少涡轮迟滞。另一方面，可以通过减少增压值，减少整个涡轮转子的尺寸和重量，一方面可以减少惯性和摩擦，更为重要的是减少了叶轮阻力。 早期的涡轮增压发动机由于没有直喷的帮助，加上为了追求性能而采用高增压大涡轮，迟滞现象相当明显。现在的涡轮增压发动机普遍采用直喷技术，另外采用低增压技术，涡轮迟滞现象已经得到很大改善，在日常普通驾驶几乎难以察觉，唯有在急加速时方能有所察觉，但这种迟滞现象和自然吸气发动机在加速时的动力提升缓慢又有多大区别呢?（除非你开大排量自然吸气）目前的低增压直喷涡轮发动机的“迟滞”现象根本不能和早期的高增压发动机相比，只不过由于迟滞的说法已经存在多年，先入为主而已。

涡轮介入的说法准确吗

我们经常会在听到“涡轮介入”的说法，例如大众1.8T发动机在1500转的时候能够达到最大扭矩250牛米，通常的说法是“涡轮在1500转的时候介入”。事实上这一说法并不准确。其实只要涡轮达到一定转速，叶轮产生的进气压力高于自然吸气时的压力，就可以说涡轮介入工作了，而1500转则是达到了最大的增压压力状态，我们可以称为涡轮全开。因此，涡轮介入工作的时间远远比我们看到的最大扭矩出现的时间要早，但具体在什么转速开始介入则要视乎不同的发动机而定。

大众1.8T 发动机工况图 在最近两期中，我们给网友详细介绍了两种增压器的原理和特点。不过这仅仅是关于增压器本身，很多重要的附件以及使用上的问题我们都没有涉及到，毕竟一个好汉三个帮，没有这些重要附件的帮忙，增压器本身是无法独立完成工作的，这些问题我们将会在下期介绍

在前3篇的文章中，我们分别介绍了增压原理和2种增压器。从这篇开始，我们要介绍增压发动机其他重要的部件，因为只有一个增压器是远远不能完成工作的。那么我们首先要介绍的是和增压器“对着干”的中冷器。

之所以说中冷器和增压器是“对着干”，是因为中冷器会增加空气阻力，使增压空气的压力下降，导致增压效果减少，发动机响应变慢，不过这种效应相比起中冷器对发动机提升功率的作用来说，就显得无足轻重了。

为什么要中冷器

首先接着之前的话题，当空气经过增压器被压缩后，温度会升高，这是一个基本的物理原理。增压后的气体温度大概会升高多少呢?这个要视乎增压器的工作情况而定，转速越高，增压压力越大，温度上升就越大，一般而言能够上升40-60度左右，加上空气本来的温度，增压后的气体已经很烫了。

高温气体对发动机的影响主要在两点：一是空气体积大了，相当于发动机吸进的空气又变少了；而第二点更为重要，高温空气对于发动机燃烧特别不利，功率会减少、排放会变坏。在相同的燃烧条件下，增压空气的温度每上升10 ℃，发动机功率就会下降大约3%～5%。这个问题就非常严重了，好不容易增加的功率会被空气温度过高而抵消，为了解决这些问题，我们需要把增压后的空气再度冷却再送进发动机。而承担这一重任的部件就是中冷器。中冷器听上去很酷，其实原理和结构跟我们家用冰箱和空调的散热器没什么区别。

中冷器形状各异 但基本原理和结构与我们的冰箱空调散热器没什么区别

空冷还是水冷？

要将空气冷却，无非就是两种方法。一种是通过车辆行驶的时候迎面撞进的冷风进行降温，另一种就是使用水冷。前者的原理和我们家用的冰箱、空调的散热器是一样的，就是让空气通过一根根管道，增加管道和周围空气的接触面积，然后通过周围的空气将其降温。 放在发动机上方的空气冷却的中冷器

水冷则是刚好和风冷相反。就是将一个冷却器(形状和原理和风冷的中冷器基本一致)放进进气管道里，让增压后的热空气流过。而冷却器里则有冷却水不断地流动，从而带走增压空气的热量。

中冷器在哪?

不同机器的中冷器放置地方是不一样的，中冷器放在哪是一个很复杂的问题，但总体原则就是尽量缩短整个进气管道的容积，提高发动机的响应。

高增压、大排量的发动机由于进气量大，温度高，往往需要一个大中冷器。大型的中冷器我们比较容易见到的是放在发动机顶上，这样可以通过在发动机舱盖上开一个进气口，使用迎面撞入的冷空气降温，这种方式在很多车上都能见到，例如翼豹STI、MINI COOPER S。放在发动机上方的好处是结构紧凑，管道短，非常适合于小车和改装车使用。但这种布置方式由于太过贴近发动机，会受到发动机热量的影响。

典型的上置式中冷器

MINI COOPER S和翼豹STI都在发动机盖上开口进行中冷器散热

还有一种布置形式是把中冷器放在汽车中网前部下方。这种方式充分利用了迎面而来的冷风进行散热，但管道过长，布置更为复杂。由于更接近地面，受到地面沙石破坏的可能性也更大。

对于这两种冷却方式而言，都属于外置式的风冷，适用于大型中冷器。而现在的趋势都是低增压的发动机，并不需要太大的中冷器，同时也为了让发动机更加紧凑，目前很多发动机都采用水冷的方式，将一个冷却器放入进气管道，当空气经过的时候就被冷却了，结构非常紧凑。

奥迪3.0 FSI的增压器和中冷器整合为一个整体 结构非常紧凑 我们熟悉的大众1.4T涡轮增压发动机就是采用这种方式，而奥迪的机械增压也是采用这种形式进行冷却，结构相当紧凑。由于这种中冷器完全安装在内部，因此受到灰尘和沙石损伤也更少。

大众1.4TSI使用的中冷器

中冷器是增压发动机里非常重要的部件，它能有效降低空气温度，提高发动机功率。除了要降低空气的温度，我们还要对涡轮增压器降温、对增压压力进行控制，这些内容我们将会在后面接着介绍。

在上几篇文章中，我们详细介绍了增压发动机的各个核心部件，包括增压器本身以及中冷器。除了这几个“大件”外，还有一个我们经常提到并且也非常重要的部件，这个部件曾经被广大涡轮车迷所膜拜，这就是“泄压阀”。

之所以会将泄压阀作为一个单独的篇章来说，是因为这个部件被人们提到很多，说法也有很多。而目前由于普遍采用的低增压方式，泄压阀更是一个对发动机输出功率起到至关重要的一环，通过对泄压阀的控制，同一发动机往往具备不同的输出特性。

控制发动机工作压力才是最核心的作用

对于泄压阀的作用有很多种说法，保护节气门或者涡轮。不过现在有些发动机是没有节气门的，保护节气门的说法当然也就不能完全解释了；至于保护涡轮，其实当增压压力过大的时候，首先影响的肯定是进气组件和气缸燃烧，因此保护涡轮也只能算是额外的作用。

其实对于所有这些带压力的工作原件，压力保护都是最基本的要素。泄压阀的作用就是将进气管道内的压力控制在极限值以下，这个极限值既要考虑到发动机的需要，也要考虑进气组件所能承受的压力范围。

好比我们的高压锅，上面有好几个保险阀，其目的就是控制锅内的压力不至于过高而发生爆炸。最开始的压力锅只有1个保险阀，但时常会发生压力过大导致爆炸的事情。后来的压力锅增加了其他各种保险阀，目前的压力锅基本都是3个保险以上了。

增压发动机，无论是涡轮增压和机械增压，都是需要泄压阀的。只不过由于涡轮增压器所提供的增压难以直接控制并且改装车多采用涡轮增压因而更为大众所熟悉。在没有泄压阀的涡轮增压发动机中，过大的增压压力会催生更强的动力，更强的排气，从而推动涡轮更高的转速，进而产生更多的进气，如此循环，涡轮越转越快，对涡轮和发动机本体都会造成破坏性的后果。因此，从某种意义上来说，泄压阀起到的作用也是节气门(我们通常所说的油门)所起到的作用，控制进气量的多少。

此外，而当我们急收油门的时候，节气门关闭，但增压器并没有停止工作，特别是涡轮增压。由于惯性，涡轮仍然保持在每分钟数万转以上高速旋转，空气仍然被源源不断地压缩进入进气管中，如果在进气管中这部分高压空气不能被及时排走，就会使进气管内压力迅速升高，有可能造成节气门损害或进气管爆裂，而有些车型在进气管爆裂后会因为难以准确计量空气流量而趴窝。

另一方面，从大众开始，模块化的发动机和车辆设计思想被广泛使用，其中一点就是发动机的模块化。这种模块化的本质其实就是不变的硬件和可变的软件之间的搭配。在发动机上，除了部分零件有所改动外，就是通过调整泄压阀的增压压力而产生了不同的的发动机版本。这种情况在我们自主品牌长城1.5T的发动机上也有所体现。

实线表示空气的流动 虚线表示冷却水的流动

副作用：发动机响应速度变慢 涡轮迟滞变得严重

一般来说，中冷器越大，其内部的气流损失越小而且冷却效率也越高，而气流停留在中冷器内部的时间越长，冷却效果就越好。不过中冷器就好比增加了进气管道的容积，增压器产生的压缩空气首先要把这个容积填满，然后才能产生增压效果。如果用在涡轮增压上，直接的表现效果就是涡轮迟滞变得严重；即使是机械增压的机器，也会引起发动机响应变慢。

另一方面，由于增压空气必须流过各种管道，因此阻力增加了，其增压压力肯定会被削弱一部分。不过这种削弱只是在踏下油门后一段很短的时间内产生，因为增压空气被削弱压力后会在中冷器到进气门这段密封的空间内重新建立足够的压力，直至泄压阀打开(关于泄压阀我们以后再介绍)。因此，最终的表现依然是发动机响应变慢，涡轮增压的迟滞现象会变得严重。 中冷器会使涡轮迟滞更加明显，可是又不能不装，因此如何兼顾冷却效率及压力维持，是工程师最为头疼的问题。其中最根本的方法是减少整个进气管道的容积，降低管道阻力，缩短进气管路，因此我们看到的中冷器往往都是紧贴发动机，而不像散热水箱那样远离发动机。这样的话，发动机整体也会更加紧凑。

在上面说了不少泄压阀的作用，其实针对不同的作用，使用的泄压阀种类、原理和安装方式都是不一样的。总体而言，以涡轮增压发动机为例(机械增压机器不存在排气泄压的问题)，泄压阀分为排气泄压阀和进气泄压阀，其中各自都有外泄式和内泄式两种。

排气泄压阀以维持最大增压压力和保护涡轮为目的

如上文所说，目前的民用低增压值发动机普遍具有“扭矩平台”的特性，这种特性是因为有泄压阀把增压压力维持在一个固定水平而产生的。那这个泄压阀安装在哪里好呢。很显然，如果让涡轮提供了过量的增压压力再释放的话，相当于让涡轮做了无用功，不但白费劲还缩短了寿命。因此，恒定增压的泄压阀都安装在涡轮之前，当排气压力过大的时候就直接把废弃放掉。

放废气的方式有两种：一种是直接放到空气中去，一种是绕过涡轮，放在排气管中去。前者由于噪声大、污染环境，在民用车已经很少使用，一般只使用在个别高增压的特种车辆中。

这种泄压阀由于工作环境恶劣，目前还是使用机械的控制方式。通过导入进气管的压力，当压力达到限定增压值时，连杆推动阀门，使一部分排气绕过涡轮直接排入排气管。这样既可以保护发动机在额定的增压压力下工作，又可以避免涡轮长期高速运转而提前失效，起到保护发动机和涡轮的作用。 进气泄压阀以保护进气组件为目的

尽管控制增压值、保护发动机和涡轮的泄压阀是上面提到的排气泄压阀，但被广大群众认识得更多的却是进气泄压阀。

如上文所述，为了保护进气组件，我们需要一个能在急收油门的时候保护进气管的泄压阀。这个泄压阀在很多改装车上会使用外排形式，英文称为Blowoff

valve，简称BOV。这种泄压阀的特点就是直接把高压空气排到空气中，伴随着泄压阀的开启是一阵“嘶嘶”的声音，对于涡轮车迷来说，这是最兴奋不过的事情了。

这种泄压阀往往能在改装车上见到，一个炮弹式的金属外壳安装在进气管上，通过硅胶管连接到相应的位置进行压力控制。不少为改装车设计的泄压阀还特意带有“哨子”，能发出不同的声音，很是能让车迷兴奋。

不过现在多数量产车使用的都是内泄的方式，也就是把节气门前方过高的压力通过泄压阀引导到压气叶轮之前，使其噪音降低到几乎听不到的水平。这无论是对于一般驾驶者还是停车周围的人群来说，其实都是一件好事情，毕竟减少了噪音滋扰。

这种内泄压阀结构也很简单，体积小，就是一个受发动机电脑控制的电磁阀，当需要的时候打开排气，将气体释放到叶轮之前，因为也被称为增压空气循环阀。 总结：中冷器和泄压阀都是增压发动机除了涡轮之外最重要的零部件，其实除了这些独立的零部件之外，我们还需要对增压发动机的冷却和润滑系统进行改造，以满足增压发动机的工作需求，这些我们将会在下期介绍。

增压发动机，特别是涡轮增压发动机，由于燃烧温度高、涡轮工作环境恶劣，这对发动机的冷却系统提出了更高的要求。今天我们就来聊聊增压发动机是如何被冷却的。

言归正传，这次我们要介绍的是涡轮增压发动机的冷却系统。冷却系统的作用是为了保持发动机处于最佳的工作温度，有点类似于人类的体温调节功能，回想一下你体温升高3度是什么感觉就知道温度调节有多么重要了。冷却系统不仅仅是我们现在烧油的发动机需要，以后的电动车同样需要冷却系统来调节电池组的温度。

增压发动机和普通发动机对冷却系统的需求当然是不一样的，一则是因为工作温度高了，二是因为涡轮存在独立的散热问题。

关于缸体和缸盖内的冷却水道

说到缸体(为了简化语言，缸体和缸盖暂时统称缸体)，不得不为大家引入一个概念。或许我们都觉得双VVT、涡轮增压、可变长度进气管等“高科技”最重要，但一款发动机好与坏，其实在缸体设计的时候就已经决定了。打个比方，现在冬天来了，缸体设计得好的发动机就好比身体好的人，穿少量衣服就能御寒；而缸体设计差的发动机就是先天身体素质差的人，需要多穿衣服来弥补，这些“衣服”就好比我们刚才所说的各种复杂的外加机器，例如双VVT、涡轮增压、可变长度进气管等。

缸体的设计极其复杂，属于发动机最基础的工作，一旦这个工作做得好，发动机将具备优秀的性能和超长的服役周期(一般发动机7-8年就要换代，否则没有竞争力，但优秀的发动机能使用10年以上)。

好的缸体设计具备非常低的摩擦消耗，冷却均匀，这比什么都管用。例如日系厂家的发动机在减少摩擦消耗这个环节上做得极为出色，可以用极致来形容，因此他们的发动机非常省油，这点我们不能不承认。此外，冷却均匀的缸体让气缸壁没有温度特别高的地方，我们称为“热点”，没有热点的缸体就不容易引起爆震，就可以采用更大的压缩比。获得更高的效率。

由于发动机的缸体内部具有很复杂的水道，冷却水在里面流动起到冷却发动机的作用。这些水道如何设计才能达到最大的效率又不影响整体强度，就是冷却系统所要做的事情。由于增压发动机的燃烧特性有所不同，可能导致的热量分布也有所不同，因此一款涡轮增压发动机就很有必要在缸体的冷却系统上加以改进，只不过是我们看不到罢了，不过虽然我们看不到，但这些东西还是要算进发动机成本的。

涡轮的冷却

涡轮的冷却一度是涡轮机器被用户诟病的大问题之一，好比涡轮迟滞。以前的涡轮增压发动机在剧烈驾驶后不能马上熄火，还需要怠速一段时间让机油为涡轮降温才可以，但现在已经没有这个问题了，这也算是一种进化吧。

首先看看涡轮在正常的时候是如何冷却的。在发动机运转的时候，机油泵除了润滑其他零部件外，还会通过油道润滑涡轮增压器的转轴。还记得我们提到过的涡轮增压器最大的敌人就是高温吗?它的热量来自于三方面，但最终只能靠转轴上的轴承来降温。

在一般的工作状态下，油泵通过发动机的转动而获得动力，源源不断地为涡轮轴承输送低温润滑油，带走涡轮的热量。但如果一旦发动机停止转动后，机油泵就无法工作，涡轮增压器就会被残留的高温烘烤。这时候增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，这样就会因为增压器转轴与轴承间瞬间产生的高温而损坏轴承和轴。此外，停留在增压器内部不流动的机油会被烘烤成积炭。阻塞进油口，导致轴套缺油，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。所以以前的涡轮增压发动机只能采用笨办法，停车后继续怠速运转几分钟，直到涡轮降温。

现在的涡轮增压发动机往往会增加一套独立的冷却系统来解决这个问题。以我们熟悉的大众1.4T发动机为例，它增加了一个由电脑控制的电动水泵，水泵在一些特定的时候会开启，例如停车熄火后涡轮依然高温的情况，最长可以独立运转6分钟。

总结

其实目前已经有不少用户在使用涡轮增压的汽车，只要随便问问身边的人，都知道他们的车跟普通车用起来没什么两样。不过要注意的是，一般城市使用的情况下，车辆从正常行驶到停车往往能有一段低转速运转的时间，而如果在高速公路上的汽车进入服务区的话，是不适宜立即关闭发动机的，毕竟涡轮一直处于高温状态。还有一种情况是，电动水泵的运转是通过电瓶带动的，如果您的电瓶已经用了很长时间，或许会出现容量不足而导致的一些衍生问题，例如系统自动停止熄火后的降温功能，或者为了降温而过度耗电而影响下次的启动。这些问题还有待我们用户在使用中获得更多的经验。