废气涡轮增压器工作原理详解

涡轮增压器工作原理和维修

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。

涡轮增压器可使非增压发动机在高原上工作时得到氧气补偿（使其达到标准大气条件）。发动机和涡轮增压器相匹配，使进气管压力保持海平面大气压。而一台自然吸气的发动机，随着海拔高度的增加，其功率将下降。

涡轮增压器工作原理

涡轮增压器是一种经常用于提升发动机性能的配件。它采用涡流效应，使得进气压力提高，以此达到增压的目的。涡轮增压器也是汽车中最常用的组成部分之一，它不仅可以大大提高发动机性能，而且还可以增加发动机的燃料效率。

涡轮增压器由几个主要部件组成，它们是涡轮、活门、增压调节器和涡轮壳。涡轮像一个小风扇，它的机轮由多个深纵腔或旋风形轮子组成，当进气进入涡轮时，涡流效应会使气流上升，从而提高空气压力。

活门是它的另一个部件，它可以控制涡轮的工作，它有多种样式，起到调节增压压力的作用，活门的另一种形式是流量控制喘振器，它的作用是调节排气的流量，从而可以控制增压效果。

增压调节器是由电动机驱动控制的，通过它可以调节活门的位置，它根据发动机转速改变活门的位置，以便高质量的空气进入发动机。

最后，涡轮增压器还包括一个涡轮壳，它是由金属制成的，用来保护涡轮和活门。

总而言之，涡轮增压器是在发动机内部增加空气压力的装置，它能够使发动机输出更多的功率，同时提高燃料效率，它的主要部件包括涡轮、活门、增压调节器和涡轮壳，这些部件相互协调运作，共同完成发动机增压的过程。

废气涡轮增压器的工作原理 来源：机房360 作者：袁仁光、林由娟 更新时间：2010/10/8 16:28:43

摘要：本文为大家讲述柴油发动机涡轮增压器的一些基本知识，具体为您讲述废气涡轮增压器的工作原理。

废气涡轮增压器由涡轮、中间壳和压气机组成。它的工作原理如图1所示。

图1库气涡轮增压器工作原理示意图

1-排气管2-喷嘴环3-涡轮4-涡轮壳5-轴6-轴承7-扩压气8-压气机叶轮9-环形压气机壳10-进气管

柴油机排出的具有800~1000K高温和一定压力的废气经排气管1进入涡轮壳4里的喷嘴环2。由于喷嘴环通过的面积是逐渐收缩的，因而废气的压力和温度下降，速度提高，使它的动能增加。这股高速废气流，按定的方向冲击涡轮，使涡轮高速运转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转的就越快。通过涡轮的废气最后排入大气。

因为涡轮3和离心式压气机叶轮8固装在同一根轴5上，所以两者同速旋转。这样，将经过空气滤清器的空气吸入压气机壳，高速旋转的压气机叶轮8把空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加并进入扩压器7。扩压器的形状做成进口小出口大，因此气流的流速下降，压力升高，再通过断面由小到大的环形压气机壳9使空气流的压力继续提高，压缩的空气经柴油机进气管10进入气缸。

废气涡轮增压器用的压气机多采用离心式，它的出口气体压力可达140~300kPa，甚至可达到500kPa。

废气涡轮增压器的一个主要性能指标是压力升高比，简称压比πk。它是指压气机的出口气体压力(Pk)与进口气体压力P1之比值。

废气涡轮增压器按压比可分为低、中、高三种类型，低增压的压πk≤l.4;中增压的压比πk=1.4~2.0;高增压的压比πk≥2。现代柴油机多采用高压比增压器。

汽车用废气涡轮增压器的涡轮多采用径流向心式。进入涡轮的废气流则多利用脉冲式，以使废气的能量得到充分利用。为此，进入增压器的排气管做成分置式，如对发火顺序为1-5-3-6-2-4的6缸机而言，一般1、2、3缸共用一根排气管，沿着涡轮壳上的一条进气道通向半圈喷嘴环;4、5、6缸共用另一根排气管，沿着涡轮壳的另一条进气管通向另外半圈喷嘴环。这样，每根排气管里的排气间隔为240°大于一个冲程，使排气互不干扰，可以充分利用废气的脉冲能量驱动涡轮。并且压力高峰后的瞬时真空有助于气缸扫气(见图2)。

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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。针对影响增压器的使用寿命因素，故障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其使用寿命，降低维护费用。只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器，不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长，提高了汽车的动力性，而且也提高了汽车使用的经济性。

关键词： 涡轮增压器 检查 故障排除

2 浅析汽车涡轮增压器原理及故障

前 言

随着汽车工业的飞速发展，汽车已逐渐走进到千家万户，在满足乘坐的舒适性、使用的经济性要求后，人们对于汽车的动力性的要求也逐步提高，在现有的技术条件下，给发动机加装涡轮增压器是最好的解决办法。一般情况下，加装增压器后，发动机的功率及扭矩要比加装前增大20％~30％。小排量，大功率，代表着当前发动机技术的最高水平。比普通发动机拥有更好的动力，也有更好的燃油经济性。但在使用中常发生废气涡轮增压器早期损坏的故障，分析其原因，主要是对增压器的使用，维护不当造成的。现对影响增压器的使用寿命因素，故障和诊断加以分析，并说明使用中的注意事项，意在减少增压器的故障，延长其使用寿命，降低维护费用。

涡轮增压器它是安装在发动机排气管道上的一台精致的空气压缩机，利用发动机排出的废气推动涡轮室内的涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮旋转，这样，叶轮就把从空气滤清器进来的空气进行压缩，使之增压进入汽缸。由于进入气缸的空气密度增大，可使更多的燃油充分燃烧，因而大大提高了发动机的功率，降低了燃油消耗。

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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。