涡轮增压器的结构及工作原理
径流式涡轮机
涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械功的装置。
径流式涡轮机由蜗壳、喷管、叶轮和出气道等组成。蜗壳4的进口与发动机排气管相连，发动机排气经蜗壳引导进入叶片式喷管。喷管是由相邻叶片构成的渐缩形流道。排气流过喷管时降压、降温、增速、膨胀，使排气的压力能转变为动能
由喷管流出的高速气流冲击叶轮，并在叶片所形成的流道中继续膨胀作功，推动叶轮旋转。涡轮机叶轮经常在900℃高温的排气冲击下工作，并承受巨大的离心力作用，所以采用镍基耐热合金钢或陶瓷材料制造。
用质量轻并且耐热的陶瓷材料可使涡轮机叶轮的质量大约减小2/3，涡轮增压加速滞后的问题也在很大程度上得到改善。喷管叶片用耐热和抗腐蚀的合金钢铸造或机械加工成形。蜗壳用耐热合金铸铁铸造，内表面应该光洁，以减少气体流动损失。
车用涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成。增压器轴通过两个浮动轴承支承在中间体内。中间体内有润滑和冷却轴承的油道，还有防止机油漏入压气机或涡轮机中的密封装置等。
离心式压气机
离心式压气机由进气道、压气机叶轮、无叶式扩压管及压气机蜗壳等组成。叶轮包括叶片和轮毂，并由增压器轴带动旋转。
当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的增高，然后进入叶片式扩压管。
扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所升高。即在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。
扩压管分叶片式和无叶式两种。无叶式扩压管实际上是由蜗壳和中间体侧壁所形成的环形空间。无叶式扩压管构造简单，工况变化对压气机效率的影响很小，适于车用增压器。
叶片式扩压管是由相邻叶片构成的流道，其扩压比大，效率高，但结构复杂，工况变化对压气机效率有较大的影响。蜗壳的作用是收集从扩压管流出的空气，并将其引向压气机出口。空气在蜗壳中继续减速增压，完成其由动能向压力能转变的过程。
涡轮增压系统
涡轮增压系统分为单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。
单涡轮增压
只有一个涡轮增压器的增压系统为单涡轮增压系统。涡轮增压系统除涡轮增压器之外，还包括进气旁通阀、排气旁通阀和排气旁通阀控制装置等。
双涡轮增压
六缸汽油喷射式发动机的双涡轮增压系统。其中两个涡轮增压器并列布置在排气管中，按气缸工作顺序把1、2、3缸作为一组，4、5、6缸作为另一组，每组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。
另外，把三个气缸分成一组还可防止各缸之间的排气干扰。此系统除包括涡轮增压器、进气旁通阀、排气旁通阀及排气旁通阀控制装置之外，还有中冷器、谐振室和增压压力传感器等。
扩展资料
增压器轴承
增压器轴承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。浮动轴承实际上是套在轴上的圆环。
圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有间隙，形成双层油膜。圆环浮在轴与轴承座之间。一般内层间隙为0.05mm左右，外层间隙大约为0.1mm。轴承壁厚约3～4.5mm，用锡铅青铜合金制造，轴承表面镀一层厚度约为0.005～0.008mm的铅锡合金或金属铟。在增压器工作时，轴承在轴与轴承座中间转动。
增压器工作时产生轴向推力，由设置在压气机一侧的推力轴承承受。为了减少摩擦，在整体式推力轴承两端的止推面上各加工有四个布油槽；在轴承上还加工有进油孔，以保证止推面的润滑和冷却。
增压压力的调节
在汽车涡轮增压系统中设置进、排气旁通阀，是调节增压压力最简单、成本最低而又十分有效的方法。排气旁通阀的工作原理。控制膜盒中的膜片将膜盒分为上、下两个室，上室为空气室经连通管与压气机出口相通，下室为膜片弹簧室，膜片弹簧作用在膜片上，膜片通过连动杆与排气旁通阀连接。
当压气机出口压力，也就是增压压力低于限定值时，膜片在膜片弹簧的作用下上移，并带动连动杆将排气旁通阀关闭；当增压压力超过限定值时，增压压力克服膜片弹簧力，推动膜片下移，并带动连动杆将排气旁通阀打开，使部分排气不经过涡轮机直接排放到大气中，从而达到控制增压压力及涡轮机转速的目的。
参考资料
涡轮增压系统除涡轮增压器之外，还包括进气旁通阀、排气旁通阀和排气旁通阀控制装置等。
第一、旁通阀式涡轮增压器的工作原理：
在高速高负荷时，涡轮增压器旁通阀门打开，部分废气经旁通阀直接进入排气管，放掉一部分废气，涡轮转速下降，从而来控制增压的压力。旁通阀式涡轮增压器的控制方式有两种，一种是机械（真空）控制，通常应用在卡车柴油机上；另一种是电子控制，通常应用在轿车上。
第二、机械控制旁通阀式的结构及工作原理
机械控制旁通阀主要有控制气室、拉杆、旁通阀门等组成。旁通阀执行器中膜片左侧通增压的气体。
1、当发动机低转速运转时，压气机出口压力较低，旁通阀在回位弹簧的作用下关闭，发动机排出的废气全部通过增压器的涡轮端，从而提高了涡轮的转速，能够产生较大的进气增压压力，提高进气量，改善发动机的低速性能。
2、当发动机高转速运转时，增压后的迸气压力超过规定值，增压气体将排气执行器中的膜片顶起，带动旁通阀拉杆移动，打开排气旁通阀门，于是一部分废气不通过增压器的涡轮端，从排气旁通道直接排人大气，使涡轮进口流量减少，压力降低，增压器转速下降，减少增压的压力。
第三、电子控制旁通阀式的结构及工作原理
排气旁通阀的开闭由电控单元ECU控制的增压压力控制电磁阀操控。电控单元ECU监测发动机的工况，与内部预置的参数进行比较，据此来控制电磁阀的开启时间，从而达到改变排气旁通阀的开度，控制排气旁通量，精确地调节增压压力的目的。
扩展资料
涡轮增压器有五个主要优点：
1、提高发动机升功率。在发动机排量不变的情况下可以通过增加进气密度，让发动机可以多喷油，从而提高发动机的功率，加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%~30%。反之在同样的功率输出的要求下可以降低发动机的缸径，缩小发动机的体积和重量。
2、改善发动机的排放。涡轮增压器发动机通过改善发动机的燃烧效率，减少发动机废气中颗粒物和氮氧化物等有害成分的排量。是柴油发动机达到欧二以上排放标准不可缺少的配置。
3、提供高原补偿的功能。部分高海拔地区，海拔越高，空气越稀薄，带涡轮增压器的发动机就可以克服因高原空气稀薄导致的发动机的功率下降。
4、提高燃油经济性，降低油耗。由于带涡轮增压器的发动机燃烧性能更好，可以节省燃油3%-5%。
5、具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬态响应特性。
参考资料来源：百度百科：涡轮增压器
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一、旁通阀式涡轮增压器的工作原理：
在高速高负荷时，涡轮增压器旁通阀门打开，部分废气经旁通阀直接进入排气管，放掉一部分废气，涡轮转速下降，从而来控制增压的压力。旁通阀式涡轮增压器的控制方式有两种，一种是机械（真空）控制，通常应用在卡车柴油机上；另一种是电子控制，通常应用在轿车上。
二、机械控制旁通阀式的结构及工作原理
机械控制旁通阀主要有控制气室、拉杆、旁通阀门等组成。旁通阀执行器中膜片左侧通增压的气体。
1、当发动机低转速运转时，压气机出口压力较低，旁通阀在回位弹簧的作用下关闭，发动机排出的废气全部通过增压器的涡轮端，从而提高了涡轮的转速，能够产生较大的进气增压压力，提高进气量，改善发动机的低速性能。
2、当发动机高转速运转时，增压后的迸气压力超过规定值，增压气体将排气执行器中的膜片顶起，带动旁通阀拉杆移动，打开排气旁通阀门，于是一部分废气不通过增压器的涡轮端，从排气旁通道直接排人大气，使涡轮进口流量减少，压力降低，增压器转速下降，减少增压的压力。
三、电子控制旁通阀式的结构及工作原理
排气旁通阀的开闭由电控单元ECU控制的增压压力控制电磁阀操控。电控单元ECU监测发动机的工况，与内部预置的参数进行比较，据此来控制电磁阀的开启时间，从而达到改变排气旁通阀的开度，控制排气旁通量，精确地调节增压压力的目的。
扩展资料：
涡轮增压原理
涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。
如果在相同的单位时间里，能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入汽缸(燃烧室)进行压缩燃爆动作(小排气量的引擎能“吸入”和大排气量相同的空气，提高容积效率)，便能在相同的转速下产生较自然进气发动机更大的动力输出。情形就像你拿一台电风扇向汽缸内吹，硬是把风往里面灌，使里面的空气量增多，以得到较大的马力，只是这个扇子不是用电动马达，而是用引擎排出的废气来驱动。
一般而言，引擎在配合这样的一个“强制进气”的动作后，起码都能提升30%-40% 的额外动力，如此惊人的效果就是涡轮增压器令人爱不释手的原因。况且，获得完美的燃烧效率以及让动力得以大幅提升，原本就是涡轮增压系统所能提供给车辆最大的价值所在。
该系统包括涡轮增压器、中冷器、进气旁通阀、排气旁通阀及配套的进排气管道。
参考资料：
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