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变的是截面详解VGT可变截面涡轮增压器2010-11-29 11:01 来源：Che168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。
『大众1.4TSI发动机的小尺寸涡轮拥有较低的启动惯量』对于传统的涡轮增压发动机来说，解决涡轮迟滞现象的一个方法就是使用小尺寸的轻质涡轮，首先，小涡轮会拥有较小的转动惯量，因此在发动机低转速时，在发动机较低转速下涡轮就能达到最佳的工作转速，从而有效改善涡轮迟滞的现象。
T:在这里的代表的是涡轮增压(Turbo)的缩写。
指的是带有进气涡轮增压装置的发动机。
1.8T 的意思是指1.8升排气量的发动机增设了进气涡轮增压装置。
涡轮增压装置能改变发动机的进气量，使燃汽在气缸内更充分的燃烧，从而增大发动机的输出功率。
它与同排量发动机相比有输出功率大、耗油少、环保性高等优点。
涡轮增压(Turbo)涡轮增压简称Turbo，如果在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。
涡轮增压器实际上是尸种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，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，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，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，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。
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。
L在这里就是容积升的单位。
指的是汽车发动机的排气量。
1.8L的意思是指这款发动机有1.8升的排气量。
这里可以看出它们的排气量相同，而一个带有涡轮增压装置（1.8T），另一个没有只是得知它的排量大小（1.8L）。
比如帕萨特1.8TL的意思有两种1)是表示车辆的长度是加长的版本,比如国产的奥迪A6L 就是相对于德国原装的版本要加长10cm,这个字母L是贴在车的型号后边. 2)是汽车的排气量的单位,就是咱们常说的"升",比如帕萨特2.0这款车的排气量就是2.0L(升),这个字母L可以省略!~各国的汽车厂商对车型的标注方式不同。
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，handlingAbstract Ⅱ第1章绪论101.1 概述 11.1.1发动机进气增压技术简介 11.1.3 发动机进气增压的基本原理 21.2进气增压系统的分类及简介 51.2.1进气增压系统的分类 51.2.2进气增压系统简介 62.1涡轮增压器的工作原理102.2涡轮增压器设计的一般步骤102.3确定流量。
汽车增压器工作原理随着汽车技术的不断发展，越来越多的汽车采用了涡轮增压器来提高发动机的动力性能。
那么汽车增压器是如何工作的呢？汽车增压器是一种能够增加进气压力的装置，通过将压缩空气注入发动机，可以提高发动机的燃烧效率，从而提高动力性能和燃油经济性。
涡轮增压器是最常见的一种汽车增压器，它主要由涡轮组件和压气机组件两部分组成。
涡轮组件包括了涡轮轮毂和涡轮外壳两部分。
当发动机排放的废气通过涡轮轮毂时，会产生高速旋转的涡轮。
涡轮的旋转力量可以转移给压气机，从而压缩进气。
涡轮外壳的设计可以使排气在涡轮轮毂上旋转，产生更多的动能，以增加压气机的压缩效率。
压气机组件是由压气机叶轮和压气机外壳组成。
压气机叶轮通过涡轮组件传递的力量旋转，从而将进气压缩成高压气体，通过进气管道注入发动机。
压气机外壳的设计可以提高气体的压缩效率，并通过气流通道将压缩气体输送到发动机的进气道。
涡轮增压器的工作原理可以解决发动机在低转速时动力不足的问题，通过提高进气压力，增加发动机的燃烧效率，从而提高汽车的性能和燃油经济性。
然而，涡轮增压器也存在一些缺点，例如响声较大，需要较高的维护成本，以及增加了发动机的热负荷等问题。
因此，在选择汽车增压器时，需要综合考虑各种因素，并选择适合自己车辆的增压器。
汽车增压器是一种能够提高发动机性能的重要装置，它的工作原理是通过压缩空气来提高发动机的燃烧效率。
涡轮增压器是最常见的一种汽车增压器，它由涡轮组件和压气机组件两部分组成。
涡轮组件将发动机排放的废气转化为动能，驱动压气机叶轮旋转，从而压缩进气。
压气机外壳的设计可以提高气体的压缩效率，并将压缩气体输送到发动机的进气道。
涡轮增压发动机优缺点解析近年来，随着中国汽车业的发展，带涡轮增压的发动机的车也越来越多，我们在看车辆型号的时候，经常会看见有的车后面加了"T",如大众的1.8T，而有的车后面加了"K",如奔驰的E200K。
其实这些都是增压发动机的缩写字母，所不同的是T代表的是涡轮增压，他是英文字母TURBO的缩写。
而K则是代表机械增压，它是德语KOMPRESSOR的缩写。
发动机增压器最早应用于航空业，它可以在不增加引擎排气量前提下，通过引擎的自身力量来驱动一个增压器，将更高密度的空气送入气缸内，从而大幅度提升引擎的输出功率。
这项发明使得发动机能够尽可能地轻量化，同时又保持了相对较低的燃油消耗。
随着增压技术的不断成熟，现在已经发展出机械，涡轮，复合式，惯性增压等多种增压器，不过比较常见的啊还是机械增压与涡轮增压器。
众所周知，发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制。
如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。
因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟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。
最早的涡轮增压器是用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。
而对于一般用户而言，买了带“T”的车后，第一个反应就是“比普通车的自然吸气发动机的确强劲了不少!”时下为广大车友所津津乐道的TURBO，全称TURBOCHARGER，也就是涡轮增压系统。
一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约40%，甚至更多。
另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放，可谓是一举多得。
目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统发动机的车型并不多，基本上都是集中在少数几个品牌上，除了上述提到的新车型外，还有一些中高级车上也可以见到，如大众的帕萨特1.8T、国产的奥迪A6L2.0T、A41.8T等等。
汽油机上的涡轮增压器
参加竞赛的跑车或方程式赛车一般在发动机上装有涡轮增压器，以使汽车迸发出更大的功率。发动机是
靠燃料在气缸内燃烧作功来产生功率的，输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制，所产生的功率也会受
到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加
燃料量，提高燃烧作功能力。在目前的技术条件下，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。
构造
涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管
上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，
二者同轴刚性联接。
原理
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气
惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，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，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，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，就可以增加发动机
的输出功率了。
技术
涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上，处在高温，高压和高速运转的工作状况下，其工作环
境非常恶劣，工作要求又比较苛刻，因此对制造的材料和加工技术都要求很高。其中制造难度最高的是支承
涡轮轴运转的“浮式轴承”，它工作转速可达10万转／分以上，加上环境温度可达六、七百度以上，决非
一般轴承所能承受，由于轴承与机体内壁间有油液做冷却，又称“全浮式轴承”。
缺点
另外涡轮增压器虽然有协助发动机增力的作用，但也有它的缺点，其中最明显的是，“滞后响应”，
即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，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。
改进
但是涡轮增压器毕竟是无本生利的事情，它是利用发动机的废气工作的，这些废气的能量如果不
加以利用也会白白地浪费掉。因此，自从涡轮增压器面世以来，人们就经常对它进行技术改造，例如提高加
工精度，尽量减少涡轮与涡轮室内壁的间隙，以便提高废气能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐
热高，刚度强，重量轻的优点，可以将涡轮增压器做得更加紧凑，体积更少，而且能减少涡轮的“滞后响应”
时间。
在最近30年时间里，涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上，它弥补了一些自然吸气式发动机的先
天不足，会发动机在不改变气缸工作容积的情况下可以提高输出功率10%以上，因此许多汽车制造公司都采
用这种增压技术来改进发动机的输出功率，藉以实现轿车的高性能化。
提高压缩比是提高发动机功率的措施之一。而提高压缩比有两种途径，
一种是采用高顶活塞
及改变曲轴行程或者改变燃烧室形状，这是牵一动百的举措，花费较大；另一是增加进气量的方法，采用强
制性方式加大空气灌输量，就是涡轮增压器的方法，这是一种不改变发动机基本结构，花费较少的做法。在
“涡轮增压器”一文，已经简单介绍了它的构造、原理等方面的知识，现在再谈一谈它的具体形式。
差别以前废气涡轮增压器多用在柴油发动机上，例如载重汽车和大客车上的柴油发动机。现在不少轿车汽油
机上也使用废气涡轮增压器。轿车用的废气涡轮增压器都采用单入口涡轮外壳，也就是说只利用废气排气的
压力能量，不需使用其它的辅助能量。由于轿车发动机的转速范围大，因此废气涡轮增压器必须要有调节装
置，以使发动机能在一定转速范围内获得比较恒定的增压压力。另外，汽油机是点燃式点火，它的压缩比是
有一定范围限制的，过高就会引发爆燃。因此，还要有爆燃检测及控制机构，随时调整点火提前角。
安装轿车的废气涡轮增压器一般安装在排气管附近，涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性
联接，同步旋转。
调节目前的涡轮增压器的调节装置大都在排气侧进行调节，当不需要增压时，例如怠速或者有爆燃先兆时，
一部分排气会通过旁通阀泄出而不进入涡轮增压器。当发动机转速每分钟达到1800转时，电磁阀就会关闭
旁通阀让排气流指向涡轮一侧，使涡轮转动。另外还有一种设计，就是调节涡轮叶片的角度，通过阻力的改
变来调节涡轮的转速，从而改变增压量。
冷却对空气进行冷却可以使空气收缩增大密度，在同等容积下塞进更多空气，还可以防止爆燃。因此轿车的
涡轮增压器都安装有中间冷却器，这种中间冷却器一般用空气冷却，安装在发动机散热器前面、旁边或者单
独一个位置，利用汽车迎面气流或者自身风扇冷却。
关键涡轮增压器的关键零件是轴承。这种根据润滑形式命名的轴承被称为“全浮式轴承”，工作转速极高，
工作环境恶劣。因此，保证润滑是非常重要的事情。如果因油压低导致机油供给缓慢，就会损坏轴承从而导
致涡轮增压器失效。在正常的发动机启动是不会发生此类故障的，但如果发动机更换机油和机油过滤器后第
一次启动，就会产生机油供给缓慢现象，使轴承缺乏机油润滑。在这种情况下，启动后要怠速运转3分钟左
右，不可直接将转速提升到涡轮增压器启动转速。同样，在高速及上坡后也不要使发动机立即停止，要使发
动机继续怠速运行1分钟左右，使仍继续空转的涡轮增压器轴承不会缺油。因此，使用涡轮增压器汽车的司
机，一定要遵循厂家的指示操作，还要十分注意机油的质量，不宜将涡轮增压器汽车视同一般汽车进行操作。
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。“涡轮增压器之二”一文已经略提过，这里
再阐述一下汽油机涡轮增压器。
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解决爆燃问题，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。因为强制增压后，汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加，使爆燃倾向增大；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）的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。因此，针对汽油机使用涡轮增压器可能出现的一系列问题要一一做改进，才能使汽油机也用上废
气涡轮增压器。
中冷器的作用
涡轮增压器吸进的空气经压缩温度会增高，空气在流动过程中与进气管壁摩擦还会进一步升温，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，空气的热量通过它而逸散到大气中去。据测试，性能良好的中间冷却器不但可以使发动机压
缩比能保持一定比值而不会产生爆燃，同时降低了温度也可提高进气压力，进一步提高发动机的有效功率。
叶轮的作用
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，叶片厚度只有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。因为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。
爆燃传感器的作用
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，如果不
产生爆燃再恢复正常点火定时。
总的来说，由于轿车汽油机的转速比柴油机高，空气流速快而且变化范围大，因此它的涡轮增压器有更
高的要求。现代轿车发动机已普遍采用电子喷射系统，在电子控制技术及新材料的配合下，涡轮增压器在汽
油机上的应用也会日益普遍。
