谁知道涡轮增压是怎么一回事

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涡轮增压器 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发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。参加竞赛的跑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，提高燃烧做功能力。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（1）电磁阀、（2）气缸燃烧室、（3）中冷器、（4）空气滤清器、（5）叶轮、（6）涡轮、（7）排气旁通阀

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使用注意事项

由于涡轮增压器经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600℃左右，增压器转子以832－1040r／min 的高速旋转，因此为了保证增压器的正常工作，使用中应注意以下几点：

1、不能着车就走。发动机发动后，特别是在冬季，应让其怠速运转一段时间，以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。所以刚启动后千万不能猛轰油门，以防损坏增压器油封。

2、不能立即熄火。发动机长时间高速运转后，不能立即熄火。发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，增压器涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，因此，发动机热机状态下如果突然停机，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。所以发动机大负荷、长时间运行后，在熄火前应怠速运转3－5min，让增压器转子的转速降下来以后再熄火。特别要防止猛轰几脚油门后突然熄火。

3、保持清洁。拆卸增压器时，要保持清洁，各管接头一定要用清洁的布堵塞好，防止杂物掉进增压器内，损坏转子。维修时应注意不要碰撞损坏叶轮，如果需要更换叶轮，应对其做动平衡试验。重新装复完毕后，要取出堵塞物。

4、由于增压器经常处于高温下运转，它的润滑油管线因受高温作用，内部机油容易有部分的结焦，这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。因此，润滑油管线在运行一段时间后要进行清洗。

5、经常注意检查增压器的运转情况。在出车前、收车后，应检查气道各管的连接情况，防止松动、脱落而造成增压器失效和空气短路进入气缸。

由此可见，发动机经过增压后，零部件的结构进行了强化，从使用、保养方面讲，必须加强发动机的强制保养工作，注意采用正确的操纵方法。

所以发动机大负荷、长时间运行后，在熄火前应怠速运转3－5min，让增压器转子的转速降下来以后再熄火。特别要防止猛轰几脚油门后突然熄火

-------这就是熄火延时装置的作用!

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，使发动机在不改变排气量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。

我国目前在市场上推出的带涡轮增压器的车辆主要有奥迪1.8T、帕萨特1.8T

发动机涡轮增压器常见故障及处理方法

涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少废气排放的重要机件。由于使用、维护和保养不当，易发生故障，导致发动机不能正常工作。本文就涡轮增压器常见的一些故障及处理方法介绍如下：

1 涡轮增压器漏油

现象一：机油消耗量大，但排气烟色正常，动力不降低。

原因：这种情况一般是由于机油渗漏造成的。

处理方法：

（1）首先应检查发动机润滑系外部油管（包括增压器进、回油管）是否漏油；

（2）检查增压器废气排出口是否有机油。如有机油，可判定涡轮一端密封环损坏，应更换此密封环。

现象二：机油消耗量大，排气冒蓝烟，但动力不下降。

原因：由于增压器压器端漏油，机油通过发动机进气管进入燃烧室被烧掉所造成的，有以下几种可能：

（1）增压器回油管不畅通，机油在转子总成的中间支承处积留过多，沿转子轴流入压气叶轮。

（2）靠近压气叶轮一端的密封环或甩油环损坏后，机油由此进入叶轮室，然后随室内增压后的空气一同经进所管进入燃烧室。

处理方法：

（1）打开压气机的出气口或发动机进气直管（橡胶软管），看管口、管壁是否粘附机油。如有，请检查增压器回油管是否畅通。如不畅通则是由于中间支承处积油过多引起，应将回油管疏通后装复。

（2）如畅通，则是由于叶轮一端密封环或甩油环损坏所造成，应解体增压器进行修复。

现象三：机油消耗量大，排气冒蓝烟或黑烟，且动力下降。

原因：

（1）活塞与汽缸之间的间隙磨损过大，机油窜入燃烧室而被烧掉。

（2）空气在被增压器吸入的过程中，空气流遇较大阻力。（如空滤芯堵塞，进气胶管被吸变形或压扁等），压气机进气口处的压力较低，造成机油渗漏进入压气机内，随压缩空气一起进入燃烧室内烧掉。

处理方法：

（1）检查进气直软管壁内有无机油、是否被压扁，使气流受阻或空滤芯有堵塞现象。

（2）如管口和管壁有机油，应清洗或更换空气滤芯。

2 有金属摩擦声

现象：排气冒黑烟，功率下降，且增压器有异响。

原因：

（1）如有金属摩擦声，是增压器转子轴承或止推轴承磨损过多，叶轮与增压器壳摩擦而产生。

（2）如不是金属摩擦声，而是气流声，则是由于增压器转子高速旋转，产生的旋转声音，或是进、排气接口处由于连接不好产生的漏气现象。

处理方法：

（1）前者应视磨损情况更换损坏的备件进行修复。

（2）后者应认真区分，有针对性的解决。

3 增压器轴承损坏

现象：增压器轴承损坏，发动机功率下降，机油消耗高，冒黑烟，严重时增压器不能工作。

原因：

（1）润滑油压力和流量不足。

a. 增压器轴颈和止推轴承的润滑油供应不足；

b. 使转子轴颈和轴承间保持浮动的润滑油不足；

c. 增压器已高速运转，而润滑油未及时供给。

（2）杂物或泥沙进入润滑系统。

（3）机油氧化变质。

a. 柴机油过热，从活塞与缸壁间窜过的燃气过多；

b. 冷却水漏入机油中；

c. 机油选用不当，以及没有按规定定期更换机油。

处理方法：

（1）检查润滑油压力是否正常，机油量是否符合要求。

（2）按规定要求，定期更换润滑油，并保证润滑油清洁。

（3）严格按规定要求，使用润滑油，不得混用。

（4）应避免发动机在高温情况下工作，保持发动机的正常工作温度。

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。

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。 三、涡轮增压器的零部件 废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮和径流式压气机组成的，它们分别被安装在轴的两头并有各自的铸造壳体。轴本身被安装在中间壳中并由中间壳来支撑。中间壳的两侧分别同压气机壳和涡轮壳相连接，典型的涡轮增压器转速可以在100000转/分以上。

2 涡轮增压器结构

n涡轮 涡轮部分是个向心式的径流或混流装置，由铸造的涡轮叶轮、叶轮隔热罩及涡轮壳组成，进气口位于涡轮壳的外直径处。废气流进涡轮，经叶轮叶片，从涡轮壳直径的中心部位流出。 n压气机 压气机部分是个离心式或径向外流式装置，由铸造的压气机叶轮、后盖板及压气机壳组成，进气口位于压气机壳直径的中心部位处。空气在压气机内向外流，经叶轮叫片，从压气机壳的外直径处流出。 n中间壳和转子 涡轮增压器卸去所连接的压气机壳和涡轮壳后剩下的部分称为中间壳和转子总成。中间壳（又称轴承壳）以一个精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡轮的轮轮系统。这一为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样承受重的载荷，而是必须精确地定位两只叶轮的位置，使其尽可能靠近两端壳子的轮廓型线。这种定位的关键是向中间壳油孔、轴承和轴之间的间隙注入润滑油。注入到间隙里的润滑油对提高涡轮增压器的效率和延长使用寿命是极其重要的。 图3是润滑油流动的示意图，它说明从发动机润滑系统流出的润滑油是如何通过油孔和油槽流入两个主轴承的。润滑油流过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈。润滑油也从进油孔直接进入推力轴承，或者通过在压气机壳后盖板的油道进入推力轴承。润滑油靠重力从中间壳排出。 密封系统使中间壳同涡轮级和压气机级分开。密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内，并阻止燃气和空气从这两个区域流入中间壳。密封系统由活塞环密封、石墨和O形图密封、甩油环以及迷宫（螺纹状的）密封组成，以完成密封任务。当轴旋转和壳体内气体压力建立起来时，密封开始起作用， 涡轮增压器润滑油路 各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。止推部件用来保证轴向位置。轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来连接压气机叶轮和涡轮叶轮。涡轮壳和压气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、V形卡箍和／或压板、锁紧板来连接。 四、操作步骤／预防性维护 多年的经验告诉我们，造成涡轮增压器事故的主要原因是润滑问题，例如润滑油供油滞后、节流或缺油和在润滑油里有杂质等。占第二位的原因是外来物体进入压气机叶轮或涡轮叶轮。 要有良好的维护保养习惯，特别是对空气滤清器、润滑油品质和润滑油滤清器等的维护保养。因为涡轮增压器工作转速很高，所以良好的维护保养是非常重要的。适当的操作步骤和预防性的维护保养，可以保证涡轮增压器的使用寿命和良好性能。 除了偶尔要对压气机进行清洗以外，不需要单独对涡轮增压器作周期性的维护保养。因为一般的维修人员没有专用设备是不能对涡轮增压器做校准和调整工作，并且涡轮增压器的润滑油是由它所在的发动机供应的。所以涡轮增压器的预防性维护保养主要是保证发动机与空气增压系统的完整性以及不让发动机以损害涡轮增压器和发动机自身的方式来工作。 应该鼓励车主遵守以下预防性措施，以确保涡轮增压器有最长的工作寿命： 1) 在发动机润滑油压力建立以前，必须使发动机保持在怠速状态。 发动机在启动之后立即加速，会使涡轮增压器在其轴承还来不及得到充分润滑的情况下就以最大转速工作。涡轮增压器在润滑不充分的情况下工作会损坏它的轴承。重复地这样做会导致涡轮增压器过早地损坏。 建议驾驶员起动发动机后应先怠速运行3~5分钟。 2) 在发动机停车之前，要使它的温度和转速逐步地从最大值降下来。 涡轮增压器的工作转速和连续工作温度都比其它机器要高。当发动机在最大输出功率或最大扭矩状态下工作时，涡轮增压器的转速和温度也达到最大值。当发动机在这一工作点突然停车时，会使发动机尤其是涡轮增压器出问题。这时需要发动机中速怠速或在轻负荷工况下工作一段时间，同时仍要保持发动机的润滑油压力和流过冷却系统的空气量不变。遵循这些准则可以防止涡轮增压器长期在缺乏润滑油的情况下运转，并可以防止涡轮增压器内部积碳现象，这是在热回吸的作用下使轴承或中间壳里的残留润滑油碳化而形成的。 建议驾驶员在停机前应先怠速运行3~5分钟。 3) 预先润滑涡轮增压器。 在更换滑油或做任何维修（包括放出润滑油）之后，涡轮增压器需要进行预先润滑。在发动机启动前要将曲轴盘动几次。启动发动机后，在进入高速运转前，让它怠速一段时间，以建立起整个润滑油循环和压力。 4) 低温时启动发动机必须谨慎。 当环境温度过低或车辆长时间不用时，会影响发动机建立正常的润滑油压力和流量。在这种情况下，发动机启动后必须怠速几分钟才能进入高速工作状态。 5) 要避免发动机长时间的怠速。 当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时，润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中。这一般不会造成机械损伤，但会弄脏叶轮，使用户产生抱怨。 五、安装和启动步骤 安装者应遵守下列预防措施，以确保成功地更换涡轮增压器。 1) 要确保包括润滑油泵和整个发动机状态在内的发动机润滑系统的完好，确保所有通道和管路畅通，使它们能够产生和保持所需的润滑油流量和压力。 2) 要确保润滑油进口供油管路和出口排油管路清洁并布置适当。 a. 润滑油进出油管路的布置应尽量减少从发动机排气管和其他高温热源传来的热量。 b. 润滑油进油管被积碳堵塞时，要更换它。 c. 若使用软管，要确保管子不硬化、不折叠，它的内衬不损坏、不剥落。 d. 若使用金属管，要确保管子无节流或折叠现象。 e. 一些润滑油进油软管有可以反复使用的接头，这样允许只调换软管而不换接头。要确认接头安装正确，软管的内衬碎片不能被遗留在油管总成中。 3) 当涡轮增压器润滑油进出口处使用液体成型的密封垫片和密封条时，曾经发现过这样的问题：即在拧紧接头时，这种密封垫片和密封条因受挤压而被挤入润滑油的油道中。当这种材料进入润滑油进口后，流向一个或多个轴承中去的润滑油将被堵塞或切断，润滑油流量和压力会迫使这种材料进入轴承，从而引起轴承的异常磨损。在中间壳润滑油出口处，由于沉淀物增多，足以在出口处形成润滑油的节流现象。 4) 对涡轮增压器进行预润滑时要注意不可使润滑油浸没增压器。 5) 从开口的润滑油供油管道中清除空气。把润滑油排油管从涡轮增压器上拆卸下来，这时，盘动曲轴而不启动发动机，直到润滑油从中间壳排油口中流出。若润滑油连续不断地从排油管中流出来，就表明空气泡已经被排出润滑油系统。用漏斗把润滑油倒回到排油管中。6.要确保润滑油清洁并处于正常工作所需要的油量水平上。如果有可能，应当用清洁的润滑油灌满润滑油滤清器，以减少启动发动机所需的时间。

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