废气涡轮增压与发动机匹配的理论计算研究 王应红,郑国璋 (太原理工大学,山西太原030024) 摘要:根据废气涡轮增压的工作原理、结构特性,对增压器和发动机的空气流量和其他方面的匹配进行了计算和理论分析,提出了发动机选配增压器的基本过程和注意事项,以及重新为指定发动机设计增压器的基本步骤。关键词:废气涡轮增压;发动机;匹配 中图分类号:TK 411.8 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2004)01-0001-03 Study on Theoretical C alculation of Matching of Turbocharger and E ngine W ANG Y ing -hong ,ZHE NG G uo -zhang (T aiyuan University of T echnology ,T aiyuan 030024,China ) Abstract :Based on operating principle of turbocharger ,structural features ,air flow characteristic and other aspects of turbocharger and engine are calculated and analyzed theoretically.The current process was raised for the matching of turbocharger and engine.Accordingly the basic procedure was redesigned for the designated engine.K ey w ords :turbocharger ;engine ;matching 作者简介:王应红(1974-),男,山西吕梁人,硕士,主要研究方向:汽油机增压技术。 收稿日期:2003-09-12 0 前言 采用增压技术是提高车用发动机动力性能、顺态性能以及排放性能的有效方式。常规的车用发动机增压方法有机械增压、废气涡轮增压和气波增压。涡轮增压时,发动机与增压器之间仅存在气动关系,不象机械增压时二者有固定的速比,且发动机是一种往复式机械,而涡轮增压器则是叶片机械,二者的特性存在本质的差异,故匹配比较复杂。总的来说,发动机与增压器的匹配有三个方面,即发动机与压气机的匹配、发动机与涡轮的匹配和压气机与涡轮的匹配。这里我们只对前两项进行研究,对涡轮增压器的性能提出要求,具体增压器的设计以及压气机与涡轮的匹配由增压器公司来定。 下面通过一台具体机型来说明发动机与增压器选配方法和步骤。 1 增压参数的选定 为了保证发动机与增压器的良好匹配,达到预定的增压发动机各项性能指标,首先要确定增压参数,它是设计或选择增压器的依据。1.1 增压后发动机所需空气流量G c (即压气机流量) G c = N e g e αηs 3600 L 0 式中,G c 为发动机所需的空气流量,kg/s ;N e 为 发动机功率,kW ;α为过量空气系数;ηs 为扫气系数;g e 为发动机的燃油消耗率,g/(kW ?h )。为了满足最大功率和最大扭矩的要求,应在发动机的外特性工况下计算。1.2 压气机的压比 πc =(ρc ρ0 )1-1 0.286 ηn ;实际测量中常用πc =p c +p 0p 0-p cl 式中,ρc 为压气机出口的空气密度;ρ0为发动机所需的中冷后增压空气的密度;ηn 为压气机多变效率;p 0为环境压力;p c 为压气机出口压力;p cl 为压气机进口压力。1.3 压气机效率 ηc =(273+t cl )(π0.286 c -1)t c -t cl t cl 为压气机进口温度,℃;t c 为压气机出口温 度,℃。 2 发动机与压气机的匹配 a.压气机不但要达到预定的压比,而且要具有 较高的效率。压气机效率越高,在同一增压压力时空气温度越低,所得到的增压空气密度就越高,增压效果也就越好。 b.经过实验测得压气机特性曲线和发动机在各 第1期2004年2月内燃机 Internal C ombustion Engines N o.1Feb.2004
详解VGT可变截面涡轮增压器 2010年11月27日 08:12 来源：Che168类型：转载编辑：胡正暘 随着技术的发展，人们对于汽车发动机的要求也越来越苛刻，不仅要拥有强劲的动力，还必须拥有极高的效率和足够清洁的排放。这就要求发动机在各种工况下都能要达到其最高效的工作状态，因此就必须满足发动机各个工作状态下对于进气量的需求。这就要求发动机的各部件都能够通过“可变”来满足在不同工况下的条件。比如我们所熟悉的可变气门正时/升程技术，可变进气歧管技术都是如此。那么在柴油发动机上常见的VGT可变截面涡轮增压技术，又有些什么作用呢？下面我们就一起来了解一下。 『废气带动涡轮，涡轮再带动叶轮对空气进行增压，从而有效增大进气量』 涡轮增压技术是发动机上常见的技术之一，它的原理其实非常简单：涡轮增压器就相当于一个由发动机排出的废气所驱动的空气泵。在发动机的整个燃烧过程中，大约会有1/3的能量进入了冷却系统，1/3的能量用来推动曲轴做工，而最后1/3则随废气排出。拿一台功率200千瓦的发动机举例，按照上面提到的比例，它在排气上的消耗的动力大约会有70千瓦。这部分功率有一大部分随着高温的废气以热能的形式消耗掉，而废气本身的动能可能只有十几千瓦。但是千万别小看这十几千瓦，要知道家用的落地扇功率不过60瓦左右！也就是说，即使十几千瓦也足够驱动两百多台电风扇了！可想而知，用废气涡轮驱动空气所带来的增压效果非常可观。
『BMW的并联双涡轮技术』 虽然发动机全负荷状态下时排气能量非常可观，但当发动机转速较低时，排气能量却小的可怜，此时涡轮增压器就会由于驱动力不足而无法达到工作转速，这样造成的结果就是，在低转速时，涡轮增压器并不能发挥作用，这时候涡轮增压发动机的动力表现甚至会小于一台同排量的自然吸气发动机，这就是我们经常说的“涡轮迟滞（Turbo lag）”现象。
一、历史(简略) 说到涡轮增压器，它已问世了100多年了，可也就是近10年才被人们常常提到。在1905年，sulzer brot hers research and development 公司的alfred buchi博士申请了第一款涡轮增压器的专利——动力驱动的轴向增压器，1911年在瑞士的winterthur增压器厂开工，在1915年制造出了原型航空器发动机增压器，利用发动机废气驱动，主要目的是用来克服高海拔稀薄空气对动力的负面影响。 早在1919年，美国通用电气公司制造的增压器将飞行器升到了一万米高空。当时的人们还没有完全认识到增压器的潜力，直到1938年第一款带增压的卡车发动机面市。 虽然buchi是涡轮增压器之父，可garrett将它广泛推广。到了1961年，小轿车才开始试探性地安装增压器，首先出现在oldsmobile f85上, 并在1962年上市。 使用了增压技术的oldsmobile jetfire3.5升v8发动机达到了215马力，而非增压的最好成绩只有185马力。对于轿车，20世纪70年代是涡轮增压器的一个转折点。 带增压的porsche911于1975年面市。1977年saab 99 又将涡轮增压器技术传播得更广泛，使2升发动机的动力性能与3升发动机基本相同。接着是奔驰300d turbo，它的动力性能给人留下了很深的印象。1978年别克regal和le sabre运动款安装了涡轮增压器。在20世纪最后20年中，带涡轮增压器的车型一款款的出现了。涡轮增压器在赛车中也起着重要的作用，包括wrc、勒芒24小时。 二、发展 涡轮增压器可以产生更大的扭矩来满足开车人的驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了几何可变增压的涡轮增压器（vnt）。在发动机低速时，涡轮增压器减小流道容积，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器流道容积增大，保证增压不会超出需求。 流道容积可用真空管控制，优点是提高了发动机低速时的加速性能。今天的涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小、转速更高（高达280000rpm），压缩比已经达到2-2.5∶1（汽油机）和4-6∶1（柴油机）。 涡轮增压器的工作原理虽然简单，但制造工艺要求高，涡轮增压器就是一个气泵，由发动机排出的废气来驱动涡轮增压器一侧的叶轮，当它越转越快时，另一侧的叶轮也在同步加快，增大了进入燃烧室的进气量。就像你所理解的，压缩后的空气会变得很热，所以在进入燃烧室前要进行冷却，就是我们常说的中冷。中冷也帮助降低了燃烧室的温度。 涡轮增压器的原理很简单，但实际上它是很复杂和精密的。不仅需要内部配件的严密配合，涡轮增压器还要和发动机严密匹配，否则就会降低发动机的效率甚至造成损坏。 今天，随着排放标准的越来越严格，汽车制造商不仅要满足环保要求，同时又要满足客户的需求，保证足够的驾驶乐趣。涡轮增压器正好能满足降低排放并提高燃油经济性，同时又不会以失去驾驶乐趣为代价。 虽然涡轮增压器能够提供更好的燃油经济性，因为增压会给燃烧室提供更多的空气，使小排量发动机可以榨取更大的功率输出，而且对于汽油机，有涡轮增压器后，co2的排放与相同功率的自然吸气发动机相比要少10-20%。但是，涡轮增压工作的过程需要很多的热量使涡轮排气叶轮进入工作转速，而且涡轮压缩后的空气散热的过程也是在消耗热能。所以，涡轮增压系统的工作过程，也是一个能量浪费的过程。 三、品牌简介 日本：三菱Mitsubishi, 石川岛IHI，日历Hitachi 欧洲：KKK 美国：Honeywell& Garrett, Borg Warner, Holset, Precision, Turbonectics, etc. 中国涡轮市场状况： 1、外国品牌在中国市场开战
工具tool tool box工具箱fixing tool固定工具hex.-headed screw六角头螺栓Copper mandrel铜棒box spanner套筒扳手extractor轴承拆卸工具Suspension device悬挂装置extracting bush拆卸衬套centring tube 定位衬套guide piece导块lifting device起吊装置guide tube导向管extension tube接长导管pin圆柱销eye nut吊环螺母C’spanner勾型扳手socket wrench内六角扳手suspension latch悬挂插销holder夹板guide bar导杆extension bar接长杆guide tube导向管thread rod complete螺杆总成thread rod螺杆hex-nut 六角螺母gasket垫片rope制动索lifting beam起吊梁jake千斤顶puller screw止顶螺钉erecting panel装配铭牌tie-bolt拉杆inner blanking cover内封闭盖板distance sleeve定距套circlip挡圈Hex.-nut六角螺母blanking cover CE封闭盖板压端blanking cover TE封闭盖板涡端disk spring/locking washer弹簧垫圈disc spring 弹簧垫圈locking device complete锁紧装置总成locking flange锁紧法兰pull ring拉圈drill bushing衬套socket screw圆柱头内六角螺钉slide T-bar手柄hex.-insert六角扳手locking sleeve complete锁紧套筒总成draw bolt拉紧螺栓mothballing of the turbocharger增压器的封存holding flange CE固定法兰压端tension washer拉伸垫圈name plate CE压端铭牌name plate TE涡端铭牌
涡轮增压器电子执行器研发生产项目可行性研究报告 XXXX有限公司 涡轮增压器电子执行器研发生产项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 高级工程师：高建
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目负责人 (1) 1.1.6项目投资规模 (1) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (2) 1.1.9项目建设期限 (2) 1.2项目承建单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (3) 1.5研究范围 (4) 1.6主要经济技术指标 (4) 第二章项目背景及必要性分析 (6) 2.1项目提出背景 (6) 2.2本次项目发起缘由 (6) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进项目地产业结构优化升级的需要 (7) 2.3.2顺应我国汽车产业快速发展的需要 (7) 2.3.3推动涡轮增压器产业健康可持续发展的需要 (8) 2.3.4提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (8) 2.3.5增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.6促进项目建设地经济发展进程的的需要 (9) 2.4项目可行性分析 (9) 2.4.1政策可行性 (9) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.5可行性分析结论 (11) 第三章行业市场分析 (13) 3.1我国汽车产业发展现状分析 (13) 3.2我国汽车零部件产业发展现状及趋势分析 (14) 3.2.1我国汽车零部件产业发展现状分析 (14) 3.2.2我国汽车零部件产业发展趋势分析 (17)
废气涡轮增压器的效率计算 增压器的效率是衡量增压器运转的重要参数之一，下面的公式为MAN B&W公司给出的增压器效率计算公式。比热值cp和绝热指数k与温度变化无关。废气的绝热指数kG和比热值cpG 受废气组成影响。
T1 = 压气机进口温度，K T3 = 废气涡轮进口温度，K m L = 空气质量流量，kg/s m G = 废气质量流量（空气和燃油），kg/s c pL = 空气比热，J/kg.K c pG = 废气比热，J/kg.K p1 = 空气进口压力，bar p2 = 增压压力，bar p3 = 透平进口压力，bar p4 = 透平出口压力，bar ?L = 空气绝热指数 ?G = 废气绝热指数 TC = 废气涡轮效率 p2/p1 = 压气机压比 p3/p4 = 废气涡轮压比 效率的定义 多家主机制造商采用MAN B&W柴油机废气涡轮增压器。通常来讲，有两种效率计算方法是比较常用的。 1、废气涡轮定义：总效率是增压器的一个最常用的热力学性能参数。该方程中涉及到压气机前后的Total pressure，透平前total pressure和total温度。由于废气涡轮dynamic pressure
的进一步用途未知，计算中不必考虑涡轮机排气壳的流速；结果是计算中使用static废气涡轮出口压力而不是total pressure。 2、主机定义：定义了主机的涡轮增压效率。与废气涡轮定义相比，p2等于气缸前空气管的压力与空冷器压力降之和，p3为气缸后废气管内压力。 应注意的是：在计算主机定义的增压器效率时，考虑到增压系统的很多损失，所以在相同的增压器热力状态下，其效率低于废气涡轮定义的增压器效率。在比较增压器效率时，应指明计算效率的定义方式。如果定义中的某个压力值或温度值未知，则不能得出增压器的效率。下表列出了两种效率定义方法计算中的主要不同点。 废气涡轮增压器常见故障的分析 废气涡轮增压器常见故障的分析 在近代柴油机的增压系统中，废气涡轮增压器是应用最广泛的一种，特别是船舶柴油机，绝大多数都采用这种增压器。 废气涡轮增压器是一种利用柴油机废气能量带动涡轮增压器，使进入气缸的空气压力增大来提高功率的机器。装有废气涡轮增压器的柴油机可以提高它的经济性，降低单位马力的重量和节约材料。 废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的，．由于工作温度高、温差大、转速高，在运行过程中很容易发生故障，轻者使运转恶化，重者造成零件的损坏，甚至会导致整台增压器的报废。因此，在管理使用中，对于增压器的大、小故障或征兆都应认真地对待，并且要经常检查，发现问题要及时妥善地处理。 现将废气涡轮增压器的常见故障分析如下： 一、增压压力不足 柴油机在额定工况下运转时，若发现增压压力下降超过了标定进气压力的l0％以上，应立即进行必要的检查和处理。 增压压力的下降，会使气缸充气量减少，从而导致燃油燃烧恶化。大大影响柴油机功率的发挥。 若在增压压力下降的同时，增压器转速亦下降，其原因在于废气涡轮方面或机械方面；若增压压力下降的同时，增压器转速无显著变化，那么，原因应在压气机方面。具体分析如下： 1．增压器的空气滤器阻塞，使吸气损失增大，造成增压压力不足。
匹配试验中常见问题的处理及注意事项 一、增压器匹配试验中常见问题及处理方法： 1.增压压力低 原因①：发动机进排气系统漏气 解决方法：检查发动机管进排道系统是否漏气； 原因②：执行器开启压力过低或执行器弹簧弹性系数过小 解决方法：调整执行器开启压力，以发动机要求为准调紧执行器套管； 换弹簧弹性系数偏大的执行器。 原因③：增压器本身漏气 解决方法：检查压壳、轴承体和涡轮箱特别是放气阀门孔是否漏气；原因④：发动机进排气系统阻塞 解决方法：检查发动机管道系统增压器压气机端是否阻塞； 原因⑤：增压器选型问题 解决方法：增压器涡轮转子选择过大，换小涡轮转子方案；涡轮箱流通能力偏大，换流通能力偏小涡轮箱。 压气机叶轮选择过大，换小叶轮方案，扩压盘选择过大，换小扩压盘方案。 原因⑥：发动机功率低和扭矩小 解决方法：发动机故障或增压器方案选型不当。 2.排温高 原因①：执行器开启压力过低或执行器弹簧弹性系数过小，阀门开启幅度过大 解决方法：调整执行器开启压力，以发动机要求为准调紧执行器套管； 换弹簧弹力大的执行器。 原因②：涡轮端选择问题 解决方法：检查阀门是否漏气； 更换涡轮端流通能力大方案。 3.高速性能差
原因①：压气机端选择过小 解决方法：换叶轮进出口加大或叶高加大方案。 原因②：涡轮端选择过小。 解决方法：更换涡轮端流通能力大方案。 原因③：执行器开启压力过低 解决方法：调整执行器压力，以适合发动机要求为准。 4.低速性能差 原因①：压气机端选择过大 解决方法：换叶轮进出口减小或叶高减小方案。 原因②：涡轮端选择过大。 解决方法：更换涡轮端流通能力小或小涡轮转子方案。 原因③：阀门关闭不严。 解决方法：检查阀门是否关闭严实，关闭不严必须更换新的涡轮箱组件。 5.整体性能差 原因①：增压器选择存在问题 解决方法：更换新的方案或重新设计方案。 6.喘振（增压器出现强烈的颤动） 原因①：叶轮过大、涡轮端流通能力过小 解决方法：换叶轮小、涡轮端流通能力大方案。 7.堵塞（流量不再增加或增加很小，增压压力不再增加或增加很小） 原因①：叶轮过小、涡轮端流通能力过小 解决方法：换叶轮大、涡轮端流通能力大方案。 8.增压压力出现负压情况 原因①：进气管堵塞和空滤器堵塞 解决方法：检查进气管、空滤器，请主机厂工作人员清洗、更换。原因①：增压器进异物卡死或增压器转动很不灵活
车用涡轮增压技术现状及发张趋势分析 自涡轮增压技术概念提出至今已有百年时间了,在这百年的时间里,涡轮增压技 术经历了轴流式、径流式、混流式及配置放气阀、电机等自身的不断改进,其在航天、航海及陆地机械上得到了广泛的应用。特别是车辆的广泛应用及当前人们对车辆节能、功率和环保要求的不断提高,为车用涡轮增压技术的应用、发展和进步提供了广阔的空间和需求。 发展背景与环境 随着排放法规的日益严格和能源危机的加剧, 在满足发动机排放要求的前提下 改善发动机燃油经济性显得格外迫切。在近来各厂家采用的发动机新技术中, 增压技术当仁不让的成为了各厂家追逐的对象增压指的是能够将进人发动机气缸 新鲜空气或者混合气的压力、密度提高到高于周围大气压力、密度的方法, 其可以明显地提高发动机的动力性、经济性及排放性, 并且可以降低发动机重量和尺寸( 给定功率下) 。。一般来说, 汽车的最高车速越高, 需要装备的发动机功率就越大, 那么发动机增压的意义也就越大。增压技术对于中高级汽油机轿车来说, 是很有实际的意义。目前, 国外有相当数量的汽油机轿车都采用了增压技术, 而在国产轿车中只有个别车型的汽油机采用增压技术, 但是国内各大汽车主机厂 都在加快汽油机增压技术的开发应用。 近20年,随着涡轮增压技术的普及、深入, 有关涡轮增压方面的新技术、新工艺、新材料、新理念开始不断涌现。可以说,正是由于各种排放、噪声法规的大量出台和人们对涡轮增压技术的更高要求,特别是涡轮增压技术对高原发动机的功率补偿,车用涡轮增压技术迎来了发展的黄金时期。 涡轮增压技术的现状 传统的增压器很难在发动机高低负荷下均与之合理配合，而增压器与发动机的良好匹配是保证燃油消耗率以及排放性能的关键，因而近些年来采用各种设计理念的增压系统已经成功得到应用。 2.1.1 相继增压（STC） 在研制高压比、流量的增压器同时，涡轮增压器的可靠性、寿命也不断提高，其制造工艺也相应的简化。如ABB 采用了一种新的润滑油泵，它能利用离心力的作用分离出润滑油中的杂质，从而提高轴承的寿命。再如三菱的 SUPER MET 涡轮增压器采用新的进气消音器后使压气机效率提高 1.5%～3.5%。相继增压 STC 的基本原理是采用多个小流量的增压器，随着柴油机工况的提升，依次投入运行。它改变了增压系统在低工况时废气能量不足而引起的涡轮转速下降，增压压力不足，从而引起的增压器喘振、柴油机功率下降等问题。在柴油机额定工况下，每台增压器都在高效区运行；而在柴油机部分负荷时，减少投入使用的增压器数量，使得投入运行的增压器运行线仍处在高效区附近，从而改善柴油机的经济性及排放性能。 2.1.2 可变截面涡轮增压 可变截面涡轮增压是柴油机废气通过喷嘴环时,根据涡轮增压柴油机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度，使流入涡轮叶片的气流参数改变，通过涡轮焓降的变化实现涡轮做功的变化,进而让压气机出口的增压压力发生变化,从而使得
论文封面成绩： 科技大学2015-2016学年第1学期 《过程装备与控制专业概论》 班级：装控153 学号：1505020312 ：明海 开课学院：机电工程学院任课教师：栾德玉、翟红岩
涡轮增压发动机的构造、原理及改进 摘要 涡轮增压简称Turbo，我们经常可以在汽车尾部看到Turbo或者T的标志，这些标志表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。本文介绍了涡轮增压器的构造和原理，对它的保养及使用进行了阐述，同时，通过分析常见故障，对改进措施以及发展方向有了一定的看法。 关键词：涡轮增压废气常见故障改进措施 【引言】 涡轮增压器，一个近十年出现的词语。人们只知道汽车排量后面带T的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。 涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。 一．涡轮增压器的作用和构造以及工作原理 （一）作用
涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。他们的作用分别如下： 1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在
涡轮增压技术103 这篇文章涉及较多的涡轮技术，包括描述压缩机的部分特性曲线图、计算发动机的增压比和空气质量流量，怎样在特性曲线图上绘制点来帮助你选择合适的涡轮增压器。把你的计算器放在手边吧。 一压缩机部分特性曲线图 [1]压缩机特性曲线图是详细描述压缩机压缩效率、空气质量流量范围、增 压性能和涡轮转速等性能特性的一种图表。下面展示的是一幅典型的压 气机特性曲线图： [2]增压比 增压比（）被定义为出口处绝对压力除以进口处绝对压力 注：=增压比、P2c=压气机出口绝对压力、P1c=压气机入口绝对压力
[3]在压气机入口和出口处使用绝对压力为计量单位非常有必要，一定要记 住绝对压力的基础是14.7磅/平方英寸（在这个单位下“a”代表绝对压力）这被称为标准大气压力和标准情况。 [4]表压即计示压力（在计量单位为磅/平方英寸下“g”代表表压力）测量 的是超过大气压力的大小，所以表压力在大气压力下应该显示为“0”。 增压表测量的岐管压力是相对于大气压力的，这就是表压力。这对于决定压缩机出口处的压力是非常重要的。比如说增压表上读出的12磅/平方英寸意味着进气歧管的压力高于标准大气压力12磅/平方英寸。 即：歧管压力26.7磅/平方英寸=12磅/平方英寸（表压力）+14.7磅/平方英寸（标准大气压力） [5]这个条件下的增压比就能计算了： （26.7磅/平方英寸[绝对压力]）/14.7磅/平方英寸（标准大气压力）=1.82 [6]然而这是在假定压气机入口处没有空气滤清器影响的情况下 [7]在决定增压比的时候，压气机入口处的绝对压力时常比环境压力小，特 别是在高负荷时。为什么会这样呢？因为任何对空气的阻碍（这其中就包括空滤器管道的限制）都会对进气造成压力损耗，在决定增压比时，压气机上游的损耗都需要被计算。这种压力损耗在某些进气系统上可能达到或超过1磅/平方英寸的表显压力。在这种情况下压气机入口处压力应该如下取值： 压气机入口绝对压力=14.7psia – 1psig = 13.7psia [8]带入最新的入口处压力进行增压比计算应该是下面这样 (12 psig + 14.7 psia) / 13.7 psia = 1.95. [9]以上计算方法很好，但是如果你不是在标准大气压下呢？在这种情况下， 在计算工式中简单地用真实的大气压力替代标准大气压力14.7psi能够使计算更精确。在较高的海拔下会对增压比有显著的影响。 比如说：在丹佛5000尺的海拔高度下，大气的平均压力在12.4psia,在这种情况下带入的进气真空度在压缩比计算时： （12psig + 12.4psia）/（12.4psia – 1psig）=2.14(增压比) 这样的结果和最原始计算的增压比1.82相比有很大的不同。 [10]从以上的例子总可以看出增压比取决于很多参数，不仅仅是增压器。
涡轮增压器的安装说明 注意 不按照本说明进行安装引起的过早损坏,质保条将不于承认 1.总述 A.在安装替换的涡轮增压器时,必须确保在空气滤清器,压气机进气管及排气管中无外来物 体,因为即使是少的或软的物体也会造成涡轮增压器叶轮的严重损坏. B.谨防杂物及碎屑片进入涡轮增压器的进口中. C.为安装方便起见,对新的和替换的涡轮增压器,会故意不拧紧螺栓,可能会有个别螺栓松脱. 如果涡轮增压器上的螺栓都是拧紧的,所有的锁紧垫片都是翘边锁紧的,并且碰压气机壳和涡轮壳的相对位置都是正确的,则进行步骤4,否则进行步骤2. 2.重新调整两端壳体的相对位置 A.压气机壳(铸铝)和涡轮壳(铸铁)的螺栓和/或V型箍的螺母,直到两端壳体可以沿中间壳周向转动为止。 注意：若把壳子拧得太松，会使叶片碰壳，造成叶轮损坏。 拧紧螺栓不得大于一圈半。 Ｂ临时用语两个螺栓把滑轮增压器固定在发动机排气管出吕的法兰上。 Ｃ转动中间壳体，使涡轮增压器的润滑油进出油孔的密封垫片能同发动机润滑油管道相接，润滑油出油孔（大孔）必须朝下，孔的中心线偏离垂直方向不得大于３５度。略微拧紧至少两个螺栓或Ｖ型箍（视不同情况），以把中间壳固定在涡轮壳上。 Ｄ转动压气机壳体，直到压气机出口对准发动机的进气管或者中冷器的连接管为止，略微拧紧至少两个螺栓或Ｖ型箍，以把压气机壳固定在中间壳上。 Ｅ把涡轮增压器从发动机卸下来，拧紧涡轮增压器上所有的螺栓或Ｖ型箍上所有的螺母。拧紧螺栓时应对角交替进行，以防壳体单边翘起。拧紧Ｖ型箍上的螺母时应慢慢地转动，所使有的扭矩要接近近似值。用软质锤轻轻地敲Ｖ型箍，以使它完全贴合。 ３．锁紧垫片的翘边锁紧。 如果壳体是用螺栓固定，而锁紧垫片未翘边锁紧的话，则把锁紧垫片的边向上翻起靠在螺栓头的平面上。在翻起垫片时要朝着使螺栓拧紧的方向。Ｖ型箍的螺母是自锁的。 ４．涡轮增压器的安装和预先润滑 A．如果是使用密封垫片的话，则把旧的密封垫片从排气管连接法兰处取下来，检查法兰面的锈蚀情以及平整度，然后换上新的密封垫片。 B．检查润滑油管道是否有扭折，阻塞，节流和其他的损坏现象。 C．把涡轮增压器安装到发动机上，需要时都换用新的垫片和O型圈，但暂不连接压气机进气管和润滑油进油管。按规定的扭矩值拧紧连接涡轮增压器与排气管的螺栓和螺母，建议在螺栓和螺母的螺纹上涂以耐高温的润滑剂。 D．把清洁的发动机机灌入润滑油进油孔，转动压气机叶轮数次，使涡轮增压器的轴承涂满润滑油，再向润滑油进油孔灌入润滑油，并连接润滑油进油管道。 E．如果压气机叶轮不能用手自由地转动或者有磨擦和刮壳的感觉，要在发动机启动之前查明原因。叶轮摩擦现象的原因之一是压气机壳或涡轮壳没出息装平。对T104和T04B 型涡轮增压器，在磨合之前会稍稍有点阻尼，这种情况是正常的。用管子或软管把空气滤清
浅析现代汽车涡轮增压器的原理及使用(一) 【摘要】随着经济的高速发展，国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，通过对涡轮增压器的工作原理的了解，采取正确使用、安装及检测方法，可以增加其使用寿命。 【关键词】涡轮增压器检查装配 目前，日本的很多厂家喜欢使用Turbo技术，典型代表是富士系列和三菱EVO。在欧洲最早把Turbo引入到汽车上来的就瑞典的审宝，后来沃尔沃也开始使用增压技术。德国也有两家车厂喜欢用涡轮增压，即奥迪和保时捷，代表车型是RS6和911Turbo。随着国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，对于一般用户来讲，能够初步掌握涡轮增压器的原理及作用，从而采用正确的使用方法，对延长期使用寿命、节约成本是十分必要的。 一、涡轮增压器的工作原理 涡轮增压器的组成由涡轮，压气机，转子总成，轴承机构，中间体和密封装置等组成。工作原理是利用发动机排出的高温高压废气驱动废气涡轮旋转，废气涡轮带动同一轴上的压气机共同旋转，压气机压缩由空气滤清器过滤后的空气，使空气被压缩后增压进入发动机气缸内，提高发动机进气量的装置，减少废气中CO、HC、CL粒等有害物的排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。 二、涡轮增压器的作用 涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。它们的作用分别如下： 1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。废气涡轮与压气机通常装成一体，便称为废气涡轮增压器。其结构简单，工作可靠，一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率30%～50%，降低比油耗5%左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及排放品质，因而得到广泛应用。 2.复合式废气涡轮增压器。废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。这样，废气涡轮增压器达到增压的目的，而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。复合式废气涡轮增压器可充分利用废气能量，使动力性能、经济性能大为改善，但结构复杂，成本高且技术难度大。 3.组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。该系统使柴油机加速性能变好，并对改善柴油机的低速转矩有利。
摘要 目前，发动机广泛采用涡轮增压技术，增压已成为提高发动机动力性、改善其经济性和排放的有效措施，在车用发动机领域，汽油机也逐渐较多地采用涡轮增压技术。尤其对于小排量汽油发动机，采用涡轮增压技术更是得到了国内外的广泛关注。 本篇设计叙述了涡轮增压器的原理与各个组成部分参数的选取原则，通过计算，对涡轮增压器各个部分进行分析，设计主要内容包括：通过能量流动计算得出压气机叶轮设计参数，涡轮叶轮设计参数，压气机壳体设计参数，涡壳壳体设计参数，喷嘴环设计参数，中间轴的设计参数。 At Present，the engine design widely uses the turbocharging technology .The turbocharging has become the important measures in increasing the engine dynamic performance，improving the economics and the emission. In the vehiele engine area，the gasoline engine applies more and more tutbocharging technology. Especialy for the small displacement gasoline engine，the aplieation of turbocharging technology has drawn more and more attention both at home end abroad. The turbo charger has a marked compress effect when the engine runs in a high speed, it has an effective way on increasing the engine power. The turbo charger works depends on the outlet gas of engine which to press the power wheel connecting the shaft by which to let the press wheel run, then the press wheel pressurizes the inlet air send them into the pipe of the engine inlet system. By the calculation of the turbo charger the specification introduces the principle how to design the construction of the turbo charge. This specification mainly includes: achieve the press wheel date of design by the calculation of the heat circle, achieve the design date of the power wheel, design of the shells of the turbo charger, design of the inlet ring and the design of the middle shaft. Key word: turbocharger，engine，operating principle，handling Abstract Ⅱ 第1章绪论10 1.1 概述 1 1.1.1发动机进气增压技术简介 1 1.1.3 发动机进气增压的基本原理 2 1.2进气增压系统的分类及简介 5 1.2.1进气增压系统的分类 5 1.2.2进气增压系统简介 6 2.1涡轮增压器的工作原理10 2.2涡轮增压器设计的一般步骤10 2.3确定流量。12
涡轮增压器工作原理 2006-11-9 8:54:10来源: 奥杰汽车网编辑: 涡轮增压器的最大优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力，一般而言，加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20％~30％。涡轮增压器的缺点是滞后，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，使发动机延迟增加或减少输出功率，这对于要突然加速或超车的汽车而言，瞬间会有点提不上劲的感觉。 首先说说涡轮增压器的大概结构原理，废气涡轮增压器主要由泵轮和涡轮组成，当然还有其他一些控制元件。泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。以前，涡轮增压器大都用在柴油发动机上，现在一些汽油发动机也采用涡轮增压器。因为汽油和柴油的燃烧方式不一样，因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。
汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大容易爆燃。因此，安装涡轮增压器必须要避免爆燃，这里涉及两个相关问题，一个是高温控制，另一个是点火时间控制。 强制性增压后，汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加，爆燃倾向增加。另外，汽油机排气温度比柴油机高，而且不宜采用增大气门重叠角（进、气排门同时开启的时间）方式来加强排气的降温，降低压缩比又会造成燃烧不充分。还有，汽油机的转速比柴油机高，空气流量变化大，很容易造成涡轮增压器反应滞后。针对汽油机使用涡轮增压器出现的一系列问题，工程师有针对性地一一做了改进，使汽油机也能用上废气涡轮增压器。 中冷器 温度增高，这样不仅影响充气效率，还容易产生爆燃。因此要装置降低进气温度的设备，这就是中间冷却器。它安装在涡轮增压器出口与进气管之间，对进入气缸的空气进行冷却。中间冷却器就象散热器，用风冷却或者水冷却，空气的热量通过冷却而逸散到大气中去。据测试，性能良好的中间冷却器不但可以使发动机压缩比能保持一定值而不会产生爆燃，同时降低温度也可提高进气压力，进一步提高发动机的有效功率。 叶轮 由于汽油发动机转速范围宽，空气流量变化大，因此涡轮增压器的压缩叶轮外形是复杂的三元曲面超薄壁叶轮片，一般有12～30片叶，呈放射线状曲线排列，叶片厚度在0.5毫米以下，采用铝材用特殊铸造法制作。叶片形状的优劣直接影响到到涡轮增压发动机的性能。叶轮形状角度越合理，质量越轻，叶轮的启动就越灵敏，涡轮增压器的天生缺陷“反应滞后”也就越小。 爆燃传感器 除了降低温度来减少爆燃的可能外，还要采用爆燃传感器，它的作用就是在产生爆燃之时，传感器感到不正常的振动会立即将信息反馈至发动机ECU（电子控制单元）控制系统，将点火定时稍推迟一点，不产生爆燃的时候再恢复正常点火定时。
一、传统涡轮增压技术简介 涡轮增压技术的基本原理 涡轮增压技术就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，这样就可以再有限的汽缸容积内喷入更多的燃油进行燃烧，从而达到提高发动机功率的目的。 涡轮增压的工作原理 涡轮增压的工作原理 涡轮增压由废气推动的涡轮机、压缩进入汽缸空气的压缩机以及中间部分组成。 涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的压缩机的叶轮，压缩机叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。 当发动机转速增快(当加速的时候)，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，压缩机的叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，这样就可以增加发动机的输出功率了。 在现有的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在“工作效率不变”的情况下增加“输出功率”的机械装置。一般能使发动机增加输出功率在10%到40%左右。 二、涡轮增压新技术 1、可变增压涡轮叶片几何技术 当发动机转速较低时，由于排气的流量较小，不容易推动涡轮叶片。这时可变涡轮几何系统中装在和涡轮叶片平行位置并且围绕它的那几片可变导流板的角度就会变小(如左图)。这样可以使气流通过的空间缩小，加大流速，更容易推动叶片。
可变增压涡轮叶片几何技术 在转速高的时候气体流量充足，这个时候可变导流板的角度会变大(如右图)，让涡轮获得最大增压值。 有了可变涡轮叶片几何技术，便能在较低发动机转速下达到更高的涡轮速度。汽缸增压有明显的改善，功率及扭力方面相应也有明显的提升，在较低转速时可达到最大扭力，并可维持在一个较广的旋转范围内。 2、涡轮增压中冷技术 涡轮增压可以提高空气的密度，空气密度的提高必然会使空气温度也同时增高，这如同给轮胎打气时泵会发热一样。发动机涡轮增压器的出风口温度也会随着压力增大而升高，温度提高反过来会限制空气密度的提高，要进一步提高空气密度就要降低增压空气的温度。据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降10摄氏度，柴油机功率能提高3%-5%，还能降低排放中的氮氧化合物(NOx)，改善发动机的低速性能。因此，也就产生了中间冷却技术。 柴油机中间冷却技术的类型分两种，一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷却，另一种是利用散热器冷却，也就是用外界空气冷却。当利用冷却水冷却时，需要添置一个独立循环水的辅助系统才能达到较好的冷却效果，这种方式成本较高而且机构复杂。因此，汽车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。 空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到一个散热器中，利用风扇提供的冷却空气强行冷却。空气冷却式中冷器可以安装在发动机水箱的前面、旁边或者另外安装在一个独立的位置上，它的波形铝制散热片和管道与发动机水箱结构相似，热传导效率高，可将增压空气的温度冷却到50至60摄氏度。 中间冷却技术不是一项简单的技术，过热无效果白费工夫，过冷在进气管中形成冷凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配，使得压缩空气达到要求的冷却温度。3、双涡轮增压技术
涡轮增压器的工作原理和故障维修 一、发动机和空气增压系统的工作原理 在讨论涡轮增压发动机系统之前，先回顾一下内燃机的基本工作原理及其同空气增压系统的关系。内燃机是一种耗气机械，因为燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程。一旦空燃比达到某一值后，再增加燃油，除了将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外，不会产生更多功率。发动机供油越多，黑烟就越浓。因此，超过空燃比极限后，增加供油量只会造成燃油消耗量过多、大气污染、废气温度升高，并使柴油机寿命缩短。由此可见，增加空气量的能力对发动机来说是多么重要。 涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵。废气驱动涡轮叶轮总成，它与压气机叶轮相连接，如图1所示。当涡轮增压器转子转动时，大量的压缩空气被输送到发动机的燃烧室里。由于增加了压缩空气的重量，就可以使更多的燃油喷入到发动机里去，使发动机在尺寸不变的条件下而产生更多的功率。 图1 废气涡轮增压系统 二、空气增压系统的优点 涡轮增压有许多好处。非增压发动机通过曲轴的运动直接从大气中吸进空气，而涡轮增压器向发动机提供压缩空气。由于进入气缸的空气增多，所以允许喷入较多的燃油，使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧效率。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量发动机经增压后可产生与较大发动机相同的功率。其它还有节约燃油和降低排放等优点。 由于涡轮增压器为发动机提供了更多的空气，燃油在发动机气缸里燃烧时会燃烧得更充分、更彻底。发动机进气管的空气保持正压力（大于大气压的压力）对发动机有几方面的好处。当发动机进排气门重叠开启时，新鲜空气吹入燃烧室，清除所有残留在燃烧室里的废气，同时冷却气缸头、活塞和气门。