涡轮增压详解
涡轮增压工作原理
●进气冷却系统拆解
我们本次拆解的这台1.4TSI是一台刚刚从一汽-大众的生产线上下线的全新发动机，在对这台发动机进行上台架等固定工序后，我们的拆解也正式开始。首先将进行拆解的部分是这台发动机的独立循环冷却系统。
冷却系统示意图，彩色为独立的进气和涡轮循环冷却系统，灰色为发动机内的循环冷却系统（蓝色为低温冷却液，红色为高温冷却液）
采用了两套独立的冷却系统：一套主要用于发动机自身冷却的发动机冷却系统，这套系统中的水泵通过皮带和曲轴相连接，直接靠发动机动力实现冷却液的循环，也可称为主循环；另一套冷却系统主要用于涡轮增压器和增压空气的冷却，是通过电动冷却液循环泵驱动冷却液实现的独立循环系统，也可称为副循环。
『副循环中冷却液循环泵位置示意图』
其中独立的冷却液循环泵主要用于给增压系统冷却，包括两个循环通道：一个经过涡轮增压器，为涡轮系统冷却；另一个流经进气歧管内的气液热交换器（冷却器），为增压空气进行冷却。两套独立冷却系统实现了缸盖和缸体温度的不同，在不同工况下可以根据需要分别对不同的部分进行冷却。下面我们就先对外部的独立循环冷却系统进行拆解。
○独立的冷却液循环泵
『由电机带动的冷却液循环泵』
通过电机带动的冷却液循环泵是发动机的一大特色，这个泵通过螺栓固定在缸体上，安装在进气歧管下面，是独立冷却系统的核心部分。它根据负荷来操作控制，将冷却液通过前端的泵口从附加散热器中吸出，泵入进气歧管内的冷却器和另一侧的涡轮增压器。
『拆卸下来的冷却液循环泵』
这套冷却液循环泵会在不同发动机工况下，由行车电脑控制进行智能的工作，它在下面几种情况下会被开启：
1、每次发动机启动后的短时间内
2、输出扭矩持续在100Nm以上的时候
3、进气歧管内增压空气温度持续超过50°C
4、两个增压空气温度传感器（分别位于进气歧管的冷却器前后）之间的温差小于8°C
第四章 柴油机的换气与增压
第三节 废气涡轮增压
一、柴油机增压概述
1．提高柴油机有效功率的途径
Pe∝i・Ｄ2・s・m・n・pe
式中：
i,D,s ——柴油机的气缸数,气缸直径,活塞行程；
n、m——柴油机的转速和每转工作冲程数。
提高柴油机的有效功率有下列途径：
(1)改变柴油机的结构参数i、D、s、m。
(2)提高柴油机的转速
(3)提高平均有效压力pe。
增压中冷
降低空气温度，提高空气密度。
降低柴油机的循环平均温度
2. 增压的分类：
1)根据驱动增压器能量的分类方法(图4-11)
(1) 机械增压 即增压器直接由柴油机驱动。
(2)废气涡轮增压 即利用柴油机排出的废气吹动涡
轮机，由涡轮机带动增压器。
(3)复合增压 这种增压形式既采用涡轮增压，又采
用机械增压。
2) 按照增压压力pk高低的分类
4-3-1 第四章 柴油机的换气与增压
增压比πb：πb＝pk／p0
pk——增压压力；
p0——环境条件下大气压力或增压器进口压力。
按照增压压力pk的高低,柴油机增压可分为：
低增压pk≤0.15MPa；
中增压pk＝0.15～0.25MPa；
高增压pk＝0.25～0.35MPa;
超高增压pk＞0.35MPa。
现代船用低速柴油机的增压压力在0.3MPa上下。
二、废气能量分析
四冲程柴油机的废气能量
二冲程柴油机的废气能量
定压能和脉冲能
脉冲能:是废气由压力pb膨胀到PT的膨胀能Ｅ1,是一
种脉动的速度能，在排气管中以压力波的形
式出现，
定压能:是废气由压力pT膨胀到p0的膨胀能E2，
pk越低，则E1所占的比例越大；pk越高，则E2越大。
4-3-2 第四章 柴油机的换气与增压
三、废气涡轮增压的两种基本形式
1 定压涡轮增压
特点:是进入废气涡轮增压器的废气压力基本上是稳
定状态。
结构:柴油机各缸的排气管连接到一根共用的容积足
够大的排气总管上
优点:涡轮工作稳定，效率高。
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涡轮增压
作者：张铎
来源：《汽车博览》2011年第10期
涡轮增压发动机已经有悠久的历史，随着科技水平的进步，它的未来会更加辉煌。因为现在发动机的排量日趋缩小，涡轮增压器所扮演的角色越来越重要了
涡轮增压——这四个字在上世纪70年代像大而凶的猎犬，BMW 2002和雷诺5这类的汽车令人关注。涡轮增压在工作初期，一切都是在准备发动进攻而蓄力，但这个过程却像峡谷一样深——涡轮迟滞现象是涡轮增压器的死点，过了这个点动力就突然出现，使人感到极为棘手，这种工作特性确实很过分。但现在这一状况已成为过去，涡轮增压器早已从顽皮的男孩变成了希望的载体。至少从大家都开始谈起“减小排量”这个关键词时，没有增压器就几乎不可能实现。
是谁发明了涡轮增压器？确切地讲，一位瑞士人早在1905年就申报了专利。可是过去了80多年后，第一台TDI柴油发动机才标志着涡轮增压器的应用上取得突破。又过去20年，汽油直喷技术才开始胜利进军。由于直喷技术成熟，增压器与可变气门正时技术相结合才找到了点金石，一台与TDI特点相同的发动机：在低转速下就提供强大的扭矩。低油耗，排量小——这些形容词均为降低排量后的关键词。
增压器的原理很简单。发动机工作需要氧气，发动机通过活塞运动和进气装置可以自行解决进气问题，空气多意味着功率大，但是空气供应量有物理局限。除非机械增压器或废气涡轮增压器将更多的空气吹进汽缸。通过增加氧气h和喷射更多燃料，燃烧压力和扭矩就会升高。
增压的艺术在于，通过尽可能大的转速区来保持增压压力（也就是我们俗称的扭矩平台），并平顺地越过增压死点。普通的增压器只能有条件地做到这点。小型4气门柴油机的使用者知道遇到涡轮增压死点时的烦躁，直到2000转/分时热切盼望的推力才终于到来。恰好VTG增压器能克服这一缺陷，其涡轮叶片可进行调节。因此涡轮截面可变了，发动机即使在转速低时也能得到足够的增压压力，以提供充足的扭矩。VTG增压器的缺点是：它制造过程比较复杂，费用较高，涡轮叶片必须耐高温——柴油机为800度，汽油机超过了1000度。
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：
