汽车涡轮增压系统(插图)

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1.单涡轮增压

涡轮增压系统分为单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。只有一个涡轮增压器的增压系统是单涡轮增压器系统。除了涡轮增压器，涡轮增压系统还包括进气旁通阀、排气旁通阀和排气旁通阀控制装置。

2.双涡轮增压

六缸汽油机的双涡轮增压系统。两个涡轮增压器并排布置在排气管中。按照气缸的工作顺序，1、2、3缸为一组，4、5、6缸为另一组。每组中三个气缸的排气驱动一个涡轮增压器。因为三个气缸的排气间隔相等，所以增压器转动平稳。此外，将三个气缸组合成一组也可以防止气缸之间的排气干扰。该系统包括涡轮增压器、进气旁通阀、排气旁通阀和排气旁通阀控制装置、中冷器、共振室和增压压力传感器。

涡轮增压器的结构和工作原理

车用涡轮增压器由离心压缩机、径流式涡轮和中间体组成。增压器轴由两个浮动轴承支撑在中间体中。中间有油道润滑和冷却轴承，有密封装置防止油漏入压缩机或涡轮。

1.离心式压缩机

离心式压缩机由进口、压缩机叶轮、无叶扩压器和压缩机蜗壳组成。包括叶轮和轮毂，由增压器轴驱动旋转。当压缩机旋转时，空气通过进气口进入压缩机叶轮，在离心力的作用下，沿着压缩机叶片之间形成的流道从叶轮中心流向叶轮外围。空气从旋转的叶轮中获得能量，大大提高了其速度、压力和温度，然后进入叶片扩压器。扩散器是一个逐渐扩大的通道。当空气流过扩压器时，速度减慢，压力增加，温度升高。也就是说，在扩压器中，空气的大部分动能转化为压力能。

扩压器分为叶片式和无叶片式。无叶扩压器实际上是由蜗壳和中间体的侧壁形成的环形空间。无叶扩压器结构简单，工况变化对压气机效率影响较小，适用于汽车增压器。叶片式扩压器是由相邻叶片组成的通道，扩压比大，效率高，但结构复杂，工况变化对压缩机效率影响较大。蜗壳的功能是收集从扩散器流出的空气，并将其引导至压缩机出口。空气在蜗壳内继续减速增压，完成从动能到压能的过程。压缩机叶轮采用铝合金精密铸造，蜗壳也采用铝合金铸造。

2.辐流式涡轮机

涡轮是将发动机排气的能量转化为机械功的装置。径流式涡轮由蜗壳、喷嘴、叶轮和出气口组成。蜗壳4的入口与发动机的排气管相连，发动机的废气通过蜗壳引入叶片喷嘴。喷嘴是由相邻叶片组成的锥形通道。当废气流过喷嘴时，它被减压、冷却、加速和膨胀，从而废气的压力可以被转换成动能。

来自喷嘴的高速气流冲击叶轮，在叶片形成的流道中继续膨胀做功，推动叶轮旋转。涡轮叶轮经常在900的废气冲击下工作，承受巨大的离心力，所以采用镍基耐热合金钢或陶瓷材料制造。采用轻质耐热的陶瓷材料，可使涡轮叶轮质量减轻2/3左右，涡轮增压加速滞后的问题大大改善。喷嘴叶片由耐热耐腐蚀合金钢铸造或加工而成。蜗壳采用耐热合金铸铁铸造，其内表面应光滑，以减少气流损失。

3.转子

涡轮叶轮、压缩机叶轮、密封套等零件安装在涡轮增压器轴上，形成涡轮增压器转子。转子转速超过100，000转/分，最高转速为200，000转/分。因此，转子的平衡为ve

涡轮增压器的结构是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。现代车用涡轮增压器都采用浮动轴承。浮动轴承实际上是轴上的一个环。环轴与环和轴承座之间有间隙，形成双层油膜。活塞环在轴和轴承座之间浮动。一般内间隙0.05mm左右，外间隙0.1 mm左右，轴承壁厚3 ~ 4.5 mm左右，材质为锡铅青铜合金。轴承表面镀一层铅锡合金或铟，厚度约为0.005 ~ 0.008毫米，增压器工作时，轴承在轴和轴承座之间转动。

增压器工作时产生的轴向推力由安装在压缩机一侧的推力轴承承担。为了减少摩擦，在整体推力轴承两端的推力面上分别加工四个配油槽；轴承还设有进油孔，以保证推力面的润滑和冷却。

三个。增压压力的调整

在汽车的涡轮增压系统中设置进排气旁通阀是最简单、成本最低且非常有效的方法。排气旁通阀的工作原理。控制隔膜盒中的隔膜将隔膜盒分成上腔和下腔，上腔为空气腔，通过连通管与压缩机出口连通，下腔为作用在隔膜上的隔膜弹簧腔，通过连杆与排气旁通阀连接。当压缩机出口压力即增压压力低于限定值时，膜片在膜片弹簧的作用下上移，并带动连杆关闭排气旁通阀；当增压压力超过极限值时，增压压力克服膜片弹簧力，向下推动膜片，带动连杆打开排气旁通阀，使部分废气不经过涡轮直接排入大气，从而达到控制增压压力和涡轮转速的目的。

在某些发动机上，排气旁通阀的打开和关闭由电磁阀控制，电磁阀由电子控制单元控制。电控单元根据发动机的工况，从预存的增压压力谱中确定目标增压压力，与增压压力传感器检测到的实际增压压力进行比较，然后根据差值改变脉冲信号的占空比来控制电磁阀的开启和关闭，从而改变电磁阀的开启时间，进而改变排气旁通阀的开度，控制排气旁通流量，精确调节增压压力。虽然排气旁通阀已广泛应用于涡轮增压汽车发动机，但排气旁通后排气能量利用率降低。

涡轮喷嘴出口变截面涡轮增压器，简称变截面涡轮增压器，常用于大排量重型汽车的涡轮增压发动机。在这种涡轮增压器中，通过改变喷嘴出口的横截面积来调节增压压力。当发动机低速运转时，喷嘴出口的横截面积减小，这增加了喷嘴出口处的废气流量、涡轮转速、增压压力和空气供给。发动机在高速工作时，喷嘴出口的截面积增大，降低了喷嘴出口的废气流量和涡轮的转速，使增压器不会超速，增压压力不会过高。在带有叶片的径流式涡轮机中，喷嘴出口横截面积可以通过旋转喷嘴叶片来改变。喷嘴叶片与齿轮连接，齿轮与齿圈啮合。当执行机构往复运动时，齿圈向左或向右转动，带动啮合齿轮转动，使喷嘴叶片随之转动，从而改变喷嘴出口的横截面积。

对于无叶片径流式涡轮机，可在喷嘴出口处安装轴向移动挡板，以调节无叶片喷嘴出口的横截面积。

改变涡轮入口横截面积的方法。A

机油从发动机润滑系统的主油道通过增压器中间体的进油口进入增压器，润滑和冷却增压器轴和轴承。然后，机油返回发动机

一些涡轮增压器中间体没有冷却水套，仅依靠油和空气进行冷却。如果发动机在重载或高速运转后立即停止，由于轴承的高温，油可能会在轴承中燃烧。所以这款涡轮增压发动机要怠速运转至少1分钟才能停下来。