第05节 柴油机废气涡轮增压系统
浅析柴油机废气涡轮增压器
浅析柴油机废气涡轮增压器摘要柴油机废气涡轮增压器是一种常用于柴油发动机中的机械装置，通过利用废气能量来提高柴油机的燃烧效率。
本文对柴油机废气涡轮增压器的工作原理、结构和性能进行了深入分析和探讨，通过对涡轮增压器的研究，可以更好地理解其在柴油机中的作用和重要性。
关键词柴油机；废气涡轮增压器；工作原理；结构；性能1. 引言随着汽车工业的发展和人们对燃油经济性要求的提高，柴油机逐渐成为一种重要的动力设备。
而废气涡轮增压技术是提高柴油机燃烧效率和动力性能的重要手段之一。
本文将深入探讨柴油机废气涡轮增压器的工作原理、结构和性能。
2. 工作原理柴油机废气涡轮增压器是通过利用废气能量来为发动机提供额外的进气量，从而提高柴油机的功率输出。
涡轮增压器主要由涡轮和压气机两部分组成。
涡轮部分由一个高温高速旋转的涡轮叶轮组成，涡轮叶轮通过废气冲击旋转并带动压气机叶轮，从而将气体压缩并送入气缸中。
3. 结构柴油机废气涡轮增压器的结构主要包括涡轮叶轮、压气机叶轮、轴承、外壳等几个关键部分。
涡轮叶轮和压气机叶轮通过一个轴承连接在一起，并放置在涡轮增压器的外壳内。
涡轮叶轮通过进气管道进入的高温高速废气冲击、旋转，同时带动轴承上的压气机叶轮旋转，将空气压缩后送入柴油机中。
4. 性能柴油机废气涡轮增压器的性能主要由增压比、延迟时间、效率和可靠性几个方面来衡量。
增压比是指涡轮增压器输出气体的压力与进气管道气压之比，主要影响发动机的功率输出。
延迟时间是指从加速负荷到涡轮增压器增压效果显示出来所需要的时间，延迟时间越短，涡轮增压器的响应性越好。
效率是指涡轮增压器将废气能量转化为压缩气体能量的能力，效率越高，越能提高发动机的燃烧效率。
可靠性则是指涡轮增压器的使用寿命和故障率，优秀的涡轮增压器应具有较长的使用寿命和较低的故障率。
5. 应用和发展柴油机废气涡轮增压器在柴油发动机中广泛应用，并不断进行技术改进和发展。
目前，随着汽车工业的发展，涡轮增压器技术也在不断进步，应用于越来越多的柴油发动机上。
述说废气涡轮增压控制系统的工作原理
这个文件中的文本是废气涡轮增压控制系统的工作原理？废气涡轮增压控制系统（Exhaust Gas Turbocharger Control System，简称EGTCS）是一种用于汽车发动机的先进技术。
它通过使用涡轮增压器将废气能量转化为机械能，从而提高发动机效能，提高燃油经济性和减少尾气排放。
本文将详细介绍废气涡轮增压控制系统的工作原理。
1. 废气涡轮增压器的基本原理废气涡轮增压器由两个栅栏相对呼应的轮子构成，一个轴向的涡轮叶轮和一个叶轮泵。
废气涡轮增压器的工作原理基于流体动力学的原理。
当发动机燃烧过程中产生的高温废气通过排气管排出时，废气进入涡轮叶轮，并加速旋转。
涡轮叶轮则通过轴传递其动能给压气机叶轮，从而使压气机叶轮加速旋转以产生进气压力。
2. 废气涡轮增压控制系统的组成废气涡轮增压控制系统由多个部分组成，包括废气涡轮增压器、控制阀、传感器和控制模块等等。
2.1 废气涡轮增压器废气涡轮增压器是废气涡轮增压控制系统的核心部件。
它负责将发动机产生的废气能转化为机械能，提供额外的进气压力给发动机。
2.2 控制阀控制阀是废气涡轮增压控制系统的关键组成部分。
它通常包括进气阀和出气阀。
进气阀可以控制进气流量，以调整涡轮叶轮的旋转速度；出气阀则可以调节压气机和排气系统之间的连接，以控制进气压力。
2.3 传感器传感器用于感知废气涡轮增压系统的参数，如进气温度、进气压力和涡轮旋转速度等。
这些数据可以帮助控制模块进行精确的控制和调整。
2.4 控制模块控制模块是废气涡轮增压控制系统的大脑，负责处理传感器数据，并根据预设的控制策略来控制各个执行器的工作。
控制模块可以根据发动机负荷和转速等参数实时调整涡轮增压器的工作状态，以达到最佳的动力输出和燃油经济性。
3. 废气涡轮增压控制系统的工作过程废气涡轮增压控制系统的工作过程可以总结为以下几个步骤：3.1 探测进气压力和温度在发动机运行时，传感器会实时感知进气气流的压力和温度。
废气涡轮增压系统工作原理
废气涡轮增压系统工作原理废气涡轮增压系统是指在内燃机排放废气中利用涡轮增压器提高进气压力，从而提高发动机功率和扭矩的系统。
下面将从系统组成、工作原理和优缺点三个方面进行详细介绍。
一、系统组成废气涡轮增压系统主要由废气涡轮增压器和涡轮增压器控制系统两部分组成。
1. 废气涡轮增压器废气涡轮增压器是由由排气螺栓、废气机轮、增压机轮、机轴、壳体和变流器等部分组成。
废气流通过排气螺栓进入废气机轮，使机轮转动，机轴传动增压机轮旋转，从而通过压缩进气获得增压效果。
2. 涡轮增压器控制系统涡轮增压器控制系统主要由增压控制器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、压力传感器和电子控制单元等几部分组成。
通过这些元器件对废气涡轮增压系统进行精密控制，从而保证系统的工作效率。
二、工作原理废气涡轮增压器系统的原理是利用内燃机排气废气的能量，经过废气涡轮增压器的加工转化为压缩空气送入内燃机，提高发动机的进气压力和空气密度，从而提高发动机的功率和扭矩输出。
在发动机运转过程中，废气流进入废气涡轮增压器，使其机轮转动，带动增压机轮旋转，增压机轮通过压缩大气将压缩后的空气送入进气道，进入到发动机内，从而实现对发动机的增压效果。
涡轮增压器控制系统则对这个过程进行精密的控制，通过节气门位置传感器、增压控制器、曲轴位置传感器和电子控制单元等几部分组成，对空气处理质量、空气的流量和增压器的运作轮回进行管理。
三、优缺点优点：1. 提高发动机输出功率和扭矩，减少发动机的油耗和排放量。
2. 可以替代大排量的发动机，保持较高的性能水平，从而实现节约油耗的目的。
3. 可以使发动机在低转速下获得强大的输出能力，提高发动机的动态响应。
4. 增压迅速，响应灵敏，提供更大的动力输出，特别适用于赛车等动力需求较大的场合。
缺点：1. 安装成本较高，使用寿命也较短。
2. 需要精密的控制系统进行管理，因此需要对发动机进行改装和维护的人力和物力成本较高。
3. 系统准备时间较长，与发动机的启动和关闭流程结合不好，容易出现额外的痛点。
废气涡轮增压资料课件
废气涡轮增压系统的性能特
02
点
动力性能特点
01 增加进气密度
通过利用废气的能量，废气涡轮增压器可以增加 进气的压力和密度，从而增加发动机的进气量。
02 提高燃油效率
由于废气涡轮增压器增加了进气压力和密度，使 得燃油和空气混合更充分，从而提高了燃油的燃 烧效率。
03 优化发动机性能
通过增加进气量和优化燃油燃烧，废气涡轮增压 器可以显著提高发动机的功率和扭矩输出。
成本问题
由于废气涡轮增压器的结构复杂，制造成本较高， 同时需要配合发动机及其他控制系统使用，增加了 整车的成本。
耐久性问题
在高温、高压等极端环境下，废气涡轮增压 器的耐久性和可靠性面临挑战，需要加强材 料和设计等方面的研究。
06
案例分析与应用
案例一
总结词
成功的设计、优化、应用
总结词
关键技术、特点
中间体是连接涡轮和压缩机的部件，它可以将涡轮的机械 能传递给压缩机。
进气歧管是连接压缩机和发动机气缸的部件，它将经过压 缩的空气送入发动机的气缸。
排气歧管是连接涡轮和排气管的部件，它将废气排出发动 机。
废气涡轮增压系统的分类
根据增压压力等级的不同， 废气涡轮增压系统可以分为 低增压、中增压和高增压三 种类型。
详细描述
该柴油机采用了高效的废气涡轮增压技术，通过优化设计 ，提高了发动机的功率和扭矩，降低了燃油消耗率和排放 。
详细描述
该设计采用了先进的涡轮增压技术，针对柴油机的特点进 行了优化，实现了更高的压缩比和热效率，同时采用了高 效的水冷技术和可靠的控制系统。
案例二
总结词
广泛的应用、效果显著
总结词
结构特点、工作原理、应用领域
柴油机进排气系统
第五部分 柴油机进排气系统 五、排气旁通阀
旁通阀控制膜盒
排 气 压 力
情景一：涡轮增压技术
放气阀门
接压气机出口
膜 片 上 压 力
弹簧作用力
旁通阀控制膜盒
第五部分 柴油机进排气系统 五、排气旁通阀
情景一：涡轮增压技术
旁通阀控制膜盒
当旁通阀处于关闭 状态时，所有排气均经 过废气涡轮；当旁通阀 处于开启状态时，只有 部分废气经过废气涡轮。
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
五、排气旁通阀 为什么要设置旁通阀？
为了避免“过增压”现象和“增压不足”现象的发生，在 涡轮增压器上就设计了废气旁通装置，它是通过一系列机构， 在压气压力过高时，设法减少去向涡轮的废气，以降低涡轮 转速，从而限制进压气机的压气；而在压气压过低时，则增 加去向涡轮的废气，以提高涡轮转速，从而增加进压气机的 压气。
废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮、径流式压气机和废气旁通阀机构 组成的。
涡轮叶片
压气机叶片
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
四、涡轮增压器
废气涡轮增压器是由废气涡轮驱叶动片的涡轮、径流式压气机和废气旁通阀机构 组成的。
压气机叶片
废气旁通机构
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
增加，充量增大，配合 中冷技术、高压燃油喷 射、电控共轨喷射、多 气门技术等，可更有效 地控制微粒的排放。
第五部分 柴油Leabharlann 进排气系统情景一：涡轮增压技术
四、涡轮增压器
废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮、径流式压气机和废气旁通阀机构 组成的。
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
述说废气涡轮增压控制系统的工作原理
述说废气涡轮增压控制系统的工作原理废气涡轮增压控制系统是一种现代化的汽车动力系统，它通过利用发动机排出的废气来驱动涡轮增压器，从而提高发动机的输出功率和扭矩。
在这个系统中，控制单元是至关重要的组成部分，它负责监测和调整各种参数以确保系统能够正常工作。
下面将详细介绍废气涡轮增压控制系统的工作原理。
一、废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器是一个由涡轮和压缩机组成的装置。
当发动机运转时，排出的废气被引导到涡轮上，使其旋转并驱动压缩机。
此时，进入压缩机的空气被加速并加热，从而提高了其密度和压力。
最终，这些高温高压空气被输送到发动机中进行燃烧，并产生更多的功率和扭矩。
二、控制单元的工作原理1.传感器控制单元通过安装在发动机上的各种传感器来监测发动机运行状态。
例如，空气流量传感器可以监测进气量，发动机转速传感器可以监测发动机转速，氧气传感器可以监测排放气体中的氧气含量等。
这些传感器将收集到的数据发送给控制单元进行处理。
2.控制策略控制单元根据预设的控制策略来调整废气涡轮增压系统的工作状态。
例如，在加速时，系统需要提供更多的增压来产生更多的动力。
此时，控制单元会根据加速踏板位置、发动机转速等参数来调整涡轮增压器的工作状态，并确保增压器能够在最短时间内达到最大输出。
3.防抢油门在一些情况下，如发动机超负荷或过热等情况下，废气涡轮增压系统可能会产生过高的压力和温度。
为了避免这种情况的发生，控制单元还配备了防抢油门功能。
当系统检测到过高的压力或温度时，它会自动减少油门开度并降低涡轮增压器的输出功率。
三、废气涡轮增压系统工作原理总结废气涡轮增压控制系统的工作原理可以总结为以下几个步骤：1.发动机排出废气进入涡轮增压器2.涡轮增压器旋转并驱动压缩机3.压缩机将空气加速并加热，提高其密度和压力4.高温高压空气被输送到发动机中进行燃烧，产生更多的功率和扭矩5.控制单元通过传感器监测发动机状态，并根据预设的控制策略调整系统工作状态6.防抢油门功能可以避免系统过载或过热等情况的发生。
废气涡轮增压器的工作原理和结构特点
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[ 10 ]
轴流式废气涡轮 P139 P482
喷咀环：
将压力能转化为速度 能。
涡轮喷咀环的喷咀叶 片先按设计的角度和位 置排列好，然后浇铸而 成，喷咀环叶片均由 耐 热合金钢制成。
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[ 9 ]
轴流式废气涡轮 P139 P482
废气涡轮主要由进气壳、喷咀环、叶轮、隔热墙和排气壳组成。 废气通过进气壳到达喷咀环，所以进气壳流道符合气体动力特性，通流 截面积逐渐变小。进气壳用螺栓装在排气壳上。 排气壳是一个简单圆柱面形壳体，上部的废气出口处做成箱形便于与烟 囱相连，下部装有支座。 由于废气温度仍较高，为了防火和防止烫伤，防止壳体变形，将增压器 进气壳和排气壳均做成夹层结构，让夹层中通过冷却水进行冷却。 冷却水从最低处进入，从最高处流出。由于冷却，废气一部分热量被冷 却水带走，减少了废气可用能。 近来非水冷增压器得到发展。ABB公司从VTR-4系列开始发展了非水冷式。 VTR-4型的非水冷增压器，其进气壳流道、排气壳四周均包以绝热层， 不与冷却水接触。隔热墙6装在涡轮排气壳上，它把废气涡轮和压气机隔开， 隔热墙内腔填充了绝热材料，防止废气加热压气机。
叶片用高强度镍基耐热合金钢锻造，并经 仿形加工而成。
Koukiepin
主推进动力装置
Introduction to ship
轮机知识
[ 12 ]
离心式压气机 P140 P482
《废气涡轮增压》课件
发动机
发动机是整个废气涡轮增压系统的动力源，它将燃料燃烧产生的能量转 化为机械能。
发动机的种类和型号多种多样，如汽油机、柴油机、燃气轮机等，不同 的发动机对增压系统的要求也不同。
发动机的进气压力和温度对发动机的性能和燃油经济性有重要影响，废 气涡轮增压系统通过提高进气压力和降低进气温度来改善发动机性能。
废气涡轮增压技术的发展 趋势
提高增压压力
增压压力的提高有助于提高发动 机的功率和扭矩，从而提高车辆
的动力性能。
高增压压力需要更耐高温和更高 强度的材料，以及更高效的冷却
系统。
增压压力的提高也会增加发动机 的压缩比，需要采取措施防止爆
震和敲缸。
改善低速性能
低速时，废气涡轮增压器的响 应速度慢，会影响发动机的动
力输出。
通过改进涡轮的设计、采用 小惯量涡轮或者双涡轮技术 ，可以提高涡轮的响应速度
。
改善低速性能还需要优化发动 机和涡轮增压器的匹配，以实
现更平滑的动力输出。
降低制造成本
制造成本的降低有助 于提高产品的竞争力 。
采用新型材料和加工 技术，可以进一步降 低成本和提高生产效 率。
通过优化设计和生产 工艺，可以降低废气 涡轮增压器的制造成 本。
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
废气涡轮增压
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 废气涡轮增压系统简介 • 废气涡轮增压系统的组成 • 废气涡轮增压技术的应用 • 废气涡轮增压技术的发展趋势 • 废气涡轮增压技术的未来展望
PART 01
废气涡轮增压系统简介
《废气涡轮增压》PPT课件
高压废气的脉冲气波(膨胀波与压缩波
)，迫使空气压缩，以提高进气压力
优缺点：
1．与涡轮增压相比，可改善低速扭
矩
2．结构简单、加工方便、对主要件
（转子、轴承)的材料及工艺要求不高
3．加速性好
4．工况范围大
5．尺寸与重量比较大，必须由曲轴
驱动，往往受安装位置的限制
6．噪声大
精选ppt
28
发动机增压技术上的困难
经济性很有意义。在内燃机重量体积改变 （增加）不大的情况下，可提高功率20%-50%。
2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率5%10% 。
3)减少了排气污染及噪声。
4)降低了单位功率的造价。
5)对补偿高原功率废气涡轮增压与非增压性能比较
1．由于利用了废气能量， 有利于改善整机动力性及 经济性 2．改善了排放品质 3．起动性、加速性变差 4．改善低速扭矩特性有一 定困难 5．热负荷及机械负荷增加
功率之比。
k
NekNe0 Ne0
Nek 1 Ne0
❖ Ne-0、Ne-k——分别为增压前、后的功率。 ❖ 目前车用：10%-60%范围内，大部分20%-30%
精选ppt
13
❖ 二、增压的分类 ❖ 1．按增压比分类
πk Pe（kP) 低增压 1.3~1.6 700~10
00
中增压 1.6~2.5 1000~1 500
变为增压后的密度
k
pk R Tk
代入上式, 得到增压后的发动机功率分析式
N e k 4R i 1D 2h L u 0 i mvT p k kC m
N ek
pk T 精选pkpt
9
增压空气在增压器中压缩是按多变过程进行的。
柴油机.废气涡轮增压器ppt课件
静止件 铜片密封环
静止件
h
钢丝
h
转动件
转动件
静止件 梯形螺纹
h
转动件
（a）
（b）
（c）
① 750涡轮增压器 工作参数 空气的进排气壳
四
.
典
型
压气机
构
隔热墙
造
介
绍
废气的进排气 壳
废气涡轮
轴与轴承 润滑 冷却
油、气密封装置
1-涡轮进气蜗壳；2-喷嘴环；3-废气排气壳；4-叶片；5-叶轮；6-导流器；7、8-气封；9-压气机排气蜗 壳；10-扩压器；11、12-增压器叶轮；13-进气壳；14-消音器；15-推力盘；16-滑块；17-电动转速表； 18、36-滑动轴承；19-消音器盖；20、21-金属滤网；22-导风环；23-消音环；24-定位臂；25-螺栓； 26-消音器底座；27、34-挡油环；28-油封和气封；29-螺母；30-支座；31-隔热墙；32-支座；33-管子；
III. 反动力矩的产生：叶轮叶片的通道是收缩 的，当气流在旋转的叶轮中流动时因膨胀 加速，而给涡轮以反作用力，使叶片得到 一个反作用力矩，使叶轮回转。
燃气的热能和动能转换成叶轮的机械功，在冲击 力矩和反动力矩两种力矩作用下回转的涡轮机称 反动式涡轮机，只具有冲击力矩者称冲动式涡轮 机。废气涡轮增压器多为反动式涡轮机。
内支承
➢ 两个轴承在涡轮与压气机之间的内侧，叶轮 两端悬臂放置，在小型废气涡轮增压器上获 得广泛的应用。
➢ 特点：重量较轻，造价也较低，维护保养转 子较方便。轴向长度较短，但其油、水、气 的密封布置较困难，缺点是有一侧的轴承很 靠近涡轮端，轴承的工作条件较差，更换轴 承很不方便，需先拆去叶轮后才能更换轴承。
汽车发动机原理发动机废气涡轮增压分析
2023-11-09•汽车发动机原理概述•废气涡轮增压技术介绍•废气涡轮增压器在汽车发动机上目录的应用•废气涡轮增压器的优缺点及未来发展趋势•汽车发动机原理与废气涡轮增压综合分析实例01汽车发动机原理概述按照燃料分类：汽油机、柴油机、燃气机等。
按照进气方式分类：自然吸气、涡轮增压、机械增压等。
按照气缸排列方式分类：直列、V型、W 型等。
发动机的分类与结构发动机的工作原理四冲程发动机工作原理：吸气、压缩、做功、排气。
柴油机工作原理：压燃式。
汽油机工作原理：点燃式。
衡量发动机性能的重要指标。
功率与扭矩百公里油耗等。
燃油经济性尾气排放是否达标，是否环保。
排放性能发动机的性能指标02废气涡轮增压技术介绍废气涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机组成。
涡轮机利用发动机排出的废气驱动，带动同轴的压缩机转动。
压缩机的叶片对空气进行压缩，使空气在进入汽缸之前被增压，达到更高的密度。
废气涡轮增压器的结构与工作原理机械增压机械增压器通过发动机曲轴直接驱动，能够提供稳定的增压效果。
但是，由于增加了发动机的负载，会影响加速性能和燃油经济性。
废气涡轮增压废气涡轮增压器利用发动机排出的废气能量驱动，具有较高的效率，同时不会增加发动机的负载。
但是，由于废气的能量波动较大，会影响增压效果的稳定性。
废气涡轮增压器的种类与特点废气涡轮增压技术的发展历程20世纪80年代随着排放法规的日益严格和燃油经济性的要求不断提高，废气涡轮增压技术得到了广泛应用。
21世纪初随着技术的不断发展，废气涡轮增压器的性能不断提升，同时成本逐渐降低，使得更多的汽车开始采用废气涡轮增压技术。
20世纪70年代废气涡轮增压技术开始在汽车发动机中应用。
03废气涡轮增压器在汽车发动机上的应用安装位置废气涡轮增压器通常位于发动机的排气歧管和气缸盖之间，紧靠发动机的位置。
连接方式废气涡轮增压器通过轴与发动机的曲轴箱连接，通常使用联轴器或齿轮传动系统将两者连接起来。
废气涡轮增压器的安装位置与连接方式03降低燃油消耗由于燃烧更充分，发动机的燃油消耗量相对减少，提高了燃油经济性。
简述废气涡轮增压的工作原理
简述废气涡轮增压的工作原理介绍废气涡轮增压技术（一级标题）废气涡轮增压技术是一种利用内燃引擎排出的废气能量来增加进气气流压力，提高发动机的功率输出的技术。
通过增加气流的压力，进一步提高了燃烧效率，从而提高了发动机的燃油利用率和动力性能。
废气涡轮增压技术相对于其他增压技术具有体积小、重量轻、动力性好等优点，因此在汽车、船舶和飞机等领域广泛应用。
废气涡轮增压的工作原理（二级标题）废气涡轮增压系统主要由涡轮、涡轮外壳、进气道和排气道等组成。
当发动机工作时，废气通过排气道进入涡轮外壳，同时驱动涡轮旋转，涡轮与压缩机轴相连接，通过轴将涡轮的转动传递给压缩机，压缩机将气体压缩后送入发动机进气道，提高了进气气流的密度和压力。
废气涡轮增压系统的工作原理可以详细分为涡轮和压缩机两个部分。
涡轮部分（三级标题）涡轮部分是废气涡轮增压系统的核心部件。
当废气经过排气道进入涡轮外壳时，涡轮叶片将其动能转化为旋转能量。
涡轮的旋转产生的动能可用来提供驱动力，将动力传递给压缩机轴。
压缩机部分（三级标题）压缩机部分是废气涡轮增压系统中的另一个重要组成部分。
压缩机通过旋转产生的动力，将气体进行压缩，提高了气体的密度和压力。
压缩后的气体进入发动机的进气道，使得每个循环中进入汽缸的空气质量增加，从而提高了燃烧效率。
废气涡轮增压系统的优势（二级标题）废气涡轮增压技术相对于其他增压技术具有以下几个优势：1.效率提高：通过增加进气气流压力，进一步提高了发动机的燃烧效率，提高了燃油利用率，减少了能量的浪费。
2.动力输出提升：废气涡轮增压系统使发动机获得更大的气流压力，提高了动力输出，使车辆或船舶等具备更好的加速性能和爬坡能力。
3.节约空间和重量：相对于其他增压技术，废气涡轮增压系统的体积小、重量轻，使发动机整体尺寸更加紧凑，适应了不同领域对空间和重量的要求。
废气涡轮增压的应用（二级标题）废气涡轮增压技术广泛应用于汽车、船舶和飞机等领域。
汽车应用（三级标题）废气涡轮增压技术在汽车领域的应用可提高燃油经济性和动力性能，使汽车在保持小型化的情况下提供更高的动力输出。
废气涡轮增压系统工作原理
废气涡轮增压系统工作原理
废气涡轮增压系统是一种利用废气能量来增加发动机进气压力，从而提高燃烧效率和功率输出的系统。
其工作原理主要包括废气涡轮、增压器和废气管道。
废气涡轮增压系统是通过废气涡轮实现增压效果的。
废气涡轮位于发动机的排气管道中，被废气推动旋转。
当废气通过涡轮时，涡轮盘会随着废气流动的冲击产生旋转，从而带动涡轮轴进行旋转。
废气涡轮轴与增压器的压气机相连。
当废气涡轮轴旋转时，增压器的压气机也随之转动。
压气机内部有一组叶片，当压气机转动时，通过离心力将进气流体压缩，使进气压力升高。
然后，高压的压缩空气经过增压器的出口进入发动机，从而提高发动机的进气压力和密度。
废气涡轮增压系统的工作原理可用以下步骤概括：
1. 发动机工作时，产生的废气通过涡轮流经废气管道推动废气涡轮转动。
2. 废气涡轮的转动带动增压器的压气机转动。
3. 压气机通过离心力将进气流体压缩，使进气压力升高。
4. 增压后的高压空气经过出口进入发动机，提高发动机的进气压力和密度。
5. 发动机获得更多的氧气供给，燃烧更充分，提高燃烧效率和功率输出。
通过废气涡轮增压系统的工作原理，可以有效提升发动机的性
能，提高燃烧效率和功率输出。
这种系统在现代汽车中广泛应用，提供了更高的马力和更低的燃油消耗。
废气涡轮增压系统的作用及工作过程
废气涡轮增压系统的作用及工作过程嘿，咱今儿个就来讲讲废气涡轮增压系统！你说这玩意儿可神奇了，就好像给汽车安上了一对翅膀，能让它飞起来似的！废气涡轮增压系统啊，它的作用那可老大了！它能让汽车的动力蹭蹭往上涨。
就好比一个普通人，突然吃了大力水手的菠菜，一下子变得力大无穷。
有了它，汽车在行驶的时候就更带劲了，加速更快，超车更轻松，那感觉，爽歪歪！那它是咋工作的呢？听我给你细细道来。
汽车发动机燃烧燃料后会产生废气，这些废气可别小瞧了，它们就是涡轮增压系统的“秘密武器”。
这些废气会推动一个涡轮，就像风吹动风车一样。
这个涡轮呢，又和一个压缩机连着，涡轮一转，压缩机也跟着转起来啦。
压缩机一转可不得了，它就像一个大力士在拼命给空气打气。
把空气压缩后送进发动机里，让发动机能燃烧更多的燃料，释放出更多的能量。
这就好像给运动员打了一针兴奋剂，跑得更快，跳得更高。
你想想看，原本发动机只能吃那么一点空气，现在有了涡轮增压系统，能吃更多的空气了，那它能不厉害吗？就跟人吃饭一样，吃得多了，力气自然就大了。
而且啊，废气涡轮增压系统还特别聪明。
它知道什么时候该发力，什么时候该休息。
在发动机转速低的时候，它可能不太起作用，可一旦发动机转速高起来，它就像睡醒了的老虎，威力十足。
这就好比跑步比赛，刚开始大家都慢悠悠地跑着，涡轮增压系统也在那歇着呢。
可到了冲刺阶段，它就开始发挥作用了，让汽车像离弦的箭一样冲出去。
你说这废气涡轮增压系统是不是很神奇？它让汽车变得更强更厉害，给我们的驾驶带来了更多的乐趣和激情。
所以啊，咱可得好好了解了解这个废气涡轮增压系统，知道它是怎么工作的，有啥好处。
这样咱在开车的时候，就能更好地享受它带来的便利和快感了。
总之呢，废气涡轮增压系统就是汽车的一个得力助手，让我们的驾驶生活更加精彩！难道不是吗？你还能想到有什么比这更棒的吗？。
汽车发动机原理课件-废气涡轮增压
Air Filter
Environment
Mechanical Supercharger Turbocharger
Intake Manifold Injection Valves
Muffler Catalyst
Throttle
Wastegate
Exhaust ReservoAirir Reservoir Cylinder
4、减小增压后的“加速滞后”现象采：用脉冲增压、减小进排气 管长度、增压器前置（节气门之前）、提高压缩比等措施。
5、点火提前角的调整：根据爆震传感器信号，适当推迟点火提 前角。
6、燃油供给的调整：供油压力要能随增压压力变化而自动调整 （增压压力过高时能适当减少供油量）。
27-35
第五节 废气能量的利用
1、爆燃（爆震）：随着压缩终点压力、温度以及零件热负荷的 升高，爆震倾向加大。
2、热负荷：汽油机燃烧温度高、排气温度高，进气增压后又不能 像柴油机那样利用大的气门重叠角来加强扫气效果，因而热负荷将更 加严重。
3、苛刻要求：要有宽广的工作范围；耐热性要好、转动惯量要小 （体积小、质量轻）。
27-33
二、改善汽油机增压性能的主要措施：
27-10
4、废气涡轮增压与其他增压方式相比 优点有：
（1）发动机结构无须做重大改变，且增压器体积小、重量轻， 且易实现高增压；
（2）由于驱动能量来自废气，相对减少了机械损失（泵气损失） 和热损失，提高了机械效率和热效率（油耗降低5%-10%）；
（3）能降低排气噪音和烟度； 缺点有：
（1）增加了进、排管路，使加速反应滞后； （2）热复合严重，对大气温度和排气背压敏感；
压压压压压压压压
27-20
废气涡轮增压
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工作原理
内燃机由于受结构尺寸的限制，燃烧气体在气缸内不能充分膨胀至大气压力。因此，排气开始时气缸内的燃 气压力远比大气压力高，这样，排气就具有一定能量。废气涡轮增压系统将排气能量有效地传给涡轮机，使涡轮 机获得较高的效率，同时有利于内燃机气缸的扫气。
分类
根据排气管中压力状况和排气能量的利用方式，废气涡轮增压系统一般分为定压增压系统和脉冲增压系统两 类。
优缺点
优点
缺点
（1）较大地提高了发动机的体积功率和升功率。 （2）改善了发动机的工作转速范围内的扭矩特性。 （3）与同功率的自然吸气发动机相比，显著降低了燃油消耗量。 （4）降低了有害气体排放。
（1）增压器安装在发动机热侧（排气管路上），为此要使用高耐热材料。 （2）为安装增压器、中冷器，需要增加结构费用和安装空间。 （3）发动机在低速范围扭矩增加不及高速范围的扭矩增加。 （4）对发动机负荷变化的反应与增压器的匹配性有关。
结构特点
为了适应废气涡轮增压的需要，发动机的结构与工作参数要进行适当的改动。 1．压缩比 为了降低爆发压力，增压发动机应适当地降低压缩比。尤其是汽油机，增压更容易产生爆燃，因此，降低压 缩比是比较普遍的选择。 2．过重至气系数 为了降低发动机的热负荷和排气温度，改善经济性，一般增压柴油机的过量空气系数比增压之前增大10%— 30%。 3．供油系统 由于燃料供给量加大，柴油机需加大每循环供油量。为保证供油持续期基本不变，常用方法是增大柱塞直径 并加大喷孔直径，以增加供油速率。又由于压缩终点压力和温度提高，相应地提高喷油压力，减小喷油提前角。 汽油机增压后，燃油供给装置及点火系统也要相应调整。 4．进、排气系统
2．混合气调节
汽油机采用定质变量调节，化油器式发动机进行增压时，气流流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精 确供给一定浓度的混合气，还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。电控汽油 喷射技术的应用，为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍。
柴油机可变废气涡轮增压系统
6.2.2.1 柴油机可变废气涡轮增压系统简介随着世界范围内环境保护的呼声越来越高，对于汽车的排放法规的要求越来越严格。
同样，人们对车辆的驾驶性和舒适性的要求越来越高。
为了迎合上述的要求，近来，在发动机上应用可变废气涡轮增压技术越来越多。
从1990年到1998年，带有可变涡轮增压系统的发动机在欧洲是成倍的增加，如图1所示。
图1欧洲增压发动机的产量图可变涡轮增压技术的工作原理内燃机的燃烧过程不仅是消耗燃油的过程，更是消耗空气的过程.对自然吸气的内燃机而言，成倍地增加燃油喷射量很容易做到，但是，要使所需要的空气量也成倍地增加却非常困难，这也是提高内燃机体积功率密度的一个主要制约因素。
发动机安装废气涡轮增压器后，可以增加充气量，提高发动机功率，还可以增大发动机的扭矩，减少油耗，降低排气污染等。
但是，平均有效压力较高的车用涡轮增压柴油机普遍存在低速扭矩不足、加速性差等缺陷。
这不仅是由于柴油机与增压器的工作方式不同而使二者难于良好的匹配，而且还由于车用发动机的工况变化频繁等原因。
因此，要求增压器在宽广的工况范围内有良好的流通特性和较高的效率。
然而传统形式的涡轮增压器，涡轮喷嘴截面积的大小是固定的，因而难以同时满足发动机低速和高速的全面要求。
解决上述问题，人们提出了各种方法，如补燃法、放气法。
但从能量利用的角度来说，这些方法是不经济的。
近年来，正在兴起的可变喷嘴涡轮增压技术可在发动机宽阔的转速范围内获得最佳的增压匹配。
它通过改变喷嘴环叶片的转角位置来改变涡轮流通面积，进而控制增压器转速和增压压力。
在发动机低速时，通过减小涡轮流通截面积而使增压压力提高，从而改善发动机的低速特性；在发动机高速时，逐渐增大涡轮流通截面积，使增压压力比普通的(截面不可调)涡轮增压器的增压压力小，使增压器不至于超速，发动机的爆发压力不至于过大，同时还不会损坏高工况时发动机的经济性.该系统还能扩大低油耗运行区，提高发动机的加速性和瞬态响应性。
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1串联增压系统
• 串联增压系统是采用废气涡轮增压器和主机带 动的往复式扫气泵串联工作。 • 第一级：涡轮增压器，增压压力的70%～95％ • 第二级：往复压气机 • 串联增压系统的特点：
– 使柴油机起动容易,低负荷性能好.涡轮增压器损坏 仍可使柴油机达到70%～80％的标定转速
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• 1增压系统中增压器喘振的原因 • 2各种增压系统中增压器的运行特点
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1.增压系统中增压器喘振的原因
• • • • 根本原因：实际流量<的限制流量 长期工作导致性能逐渐恶化，匹配不良或暂时失配 1)气流通道堵塞：脏污、结炭、变形 2)增压器和柴油机的运行失配
3并联增压系统
• 并联增压系统就是使涡轮增压器与活塞 下部辅助增压泵并联工作 • 涡轮增压器：空气量的75%～80％ • 并联增压系统的特点：
– 柴油机在低负荷时的工作性能差 – 增压器在低负荷时易发生喘振
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三、柴油机增压系统中增压器 的喘振与消除
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– 柴油机本身的某些故障 – 装载、顶风、污底 – 操作不当
• 3)脉冲增压一缸熄火或各缸负荷严重不均 • 4)环境温度的变化
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2. 各种增压系统中 增压器的运行特点
• 1)单独增压系统 • 2)串联增压系统 • 3)并联增压系统
– 并联增压系统防止喘振的改进措施
一、单独增压系统
• 只用废气涡轮增压器来实现增压，而不 增设其它辅助增压泵 • 应用：
– 四冲程柴油机， – 脉冲增压，直流扫气式二冲程柴油机。
• 附设：电动应急鼓风机或电动辅助鼓风 机
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二、复合增压系统
• 废气涡轮与压气机之间的功率平衡问题
• 扫气箱设放气阀； • 装设串一并联转换装置； • 采用并联喷射系统
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第五节 柴油机废气涡轮增压系统
• 增压系统组成：
– 柴油机、压气机、废气涡轮、空气冷却器和 辅助扫气泵
• 任务：提供足够的空气，保证柴油机扫气 和燃烧的需要。
一、单独增压系统 二、复合增压系统 三、柴油机增压系统中增压器的喘振与消除
• 新型柴油机的增压系统
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二冲程柴油机
• 热负荷比较，过量空气系数α大 • 压差扫气 • 废气能量低
• 改善方法：
– – – –
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复合增压系统
• 1串联增压系统 • 2串联旁通增压系统 • 3并联增压系统
• 结构复杂，重量增加。
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2串联旁通增压系统
• 部分串联增压 • 串联旁通增压系统的主要优点：
– 是利用扫气室中空气的压力变化防止废气倒 冲，扫气效果好。 – 排气口高度。 – 改善柴油机的低负荷性能 – 结构简单。
• 气水分离器
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