废气涡轮增压
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。
汽车涡轮增压工作原理
汽车涡轮增压工作原理
汽车涡轮增压是一种利用废气能量来提高发动机进气密度和增加功率输出的技术。
在涡轮增压系统中，主要包括涡轮增压器、废气涡轮和增压空气冷却器。
工作原理如下：
1. 发动机排气进入涡轮增压器：废气通过排气管流入涡轮增压器的涡轮轮胎，在喷嘴的作用下将涡轮轮胎推动转动。
2. 涡轮增压器压缩空气：涡轮轮胎转动带动增压器的压气轮通过压缩空气进而提高进气密度。
3. 压缩空气进入发动机：增压的空气通过冷却器冷却后进入发动机气缸内，与燃料混合后进行燃烧，从而产生更大的动力输出。
4. 控制系统调节压力：涡轮增压器的增压程度由控制系统根据发动机转速、负荷和需要的功率输出调节，确保引擎正常运行。
5. 提高燃烧效率和动力输出：通过增加进气密度，涡轮增压系统能够提高燃烧效率，并使发动机在相同体积下输出更大的功率，从而提高汽车的加速性能和行驶性能。
总之，涡轮增压通过利用废气能量来提高进气密度，进而提高发动机的燃烧效率和功率输出，使汽车在保持轻便结构的同时获得更高的性能表现。
柴油机.废气涡轮增压器
•前倾后弯叶片应用于增压器以来，已大幅度地 改善了压气机的性能，从而使增压器的高性能 化、大容量化成为现实。一般，前倾后弯叶片 压气机比径向直叶片压气机的工作流量范围可 扩大30~50%，甚至70%，效率也有所提高。
•增加压气机叶片数并采用薄叶片有利于提高压 气机的效率。但由于存在制造和强度上问题， 目前只在出口边叶片厚度采取减薄的措施，已 在产品上得到实际应用。叶片出口边厚度减薄 40％，效率可提高约1.5％；并可提高叶片的自 振频率。
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。
悬臂支承
两个轴承布置在转轴的一侧， 压气机和涡轮的叶轮背对背 的靠着布置在转轴的另一侧。 优点是减少了轮盘的摩擦损 失，从而改进了综合效率。 两个轴承均在冷的壳体内， 轴承的工作条件很有利。 在设计时需要仔细地解决热 传导，不同的线膨胀等问题 以及转子有较大的悬臂力矩， 要仔细地研究转子和轴承组 合的动力特性，目前亦已开 始在大型废气涡轮增压器上 应用。
第四节 废气涡轮增压器 （TURBOCHARGER）
简介 一、废气涡轮Turbine 二、增压器Charger 三、轴和轴承Shaft and Bearing及油、气的密 封Air and Oil Seal 四、废气涡轮增压器的典 型构造STRUCTURE OF
THE TURBOCHARGER
简介
●轴承箱/ S为非冷却式，
T为冷却式
涡 轮 叶 片
发动机废气涡轮增压ppt课件
复合式增压系统
将废气涡轮增压和机械增压 组合使用。
在大功率柴油机上 采用比较多，其发 动机输出功率大、 燃油消耗率低、噪 声小，只是结构太 复杂，技术含量高， 维修保养不容易。
只有提高发动机的平均有效压力才是最经济有效的方法，它可通过 减小过量空气系数øa，提高充气效率ŋv和增加进入气缸的充量密度ρk来 实现。
因此，增大进气密度 k ，即提高进入气缸空气的压力 k ， 降低进入气缸空气的温度Tk是提高平均有效压力pme最有效的 方法。提高进入气缸空气的压力和降低进入气缸空气的温度的 办法是采用增压和中冷技术。
油机的增压度受到爆燃燃烧的限制。柴油机的增压度受到燃烧最高爆 发压力的限制，通常以降低压缩比来补偿。
增压度小于1.9时，为低增压；在1.9~2.5范围内，为中增压；在 2.5~3.5范围内，为高增压；大于3.5时为超高增压。
目前，车用发动机的增压度不高，在0.1~0.6的范围内，大 部分为0.2~0.3，而船用大型低速四冲程柴油机的增压度可达 到3.0以上。这是因为车用发动机增压不仅要求功率增加，而 且还要在较大的转速和负荷范围内满足动力性、经济性、排放 与成本等多方面的要求，因此增压度一般不宜过高。
作业
1.发动机的增压方式有哪几种，与其他方式相比 涡轮增压的优点有哪些？
2.增压为什么能够提高发动机的功率？ 3.发动机废气能量是如何利用的？ 4.汽油机涡轮增压的主要技术措施有哪些？
增压：利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气 缸的过程。
增压后，每循环进入气缸内的新鲜充量密度增大，使实际充气量增 加, 提高发动机功率和改善经济性。
废气涡轮增压器的组成及工作原理
废气涡轮增压器的组成及工作原理1. 引言废气涡轮增压器作为内燃机的一种动力增压装置，在汽车、船舶和航空发动机等领域得到了广泛的应用。
它通过有效利用废气能量，提升了发动机的功率性能和燃油利用率，是现代发动机技术中的重要组成部分。
本文将从深度和广度的角度，全面评估和深入探讨废气涡轮增压器的组成及工作原理，以便读者能更全面、深刻地理解这一主题。
2. 废气涡轮增压器的组成废气涡轮增压器主要由涡轮组件、中央轴、压气壳、轴承和密封件等几大部分组成。
2.1 涡轮组件涡轮组件是废气涡轮增压器的核心部件，它由涡轮转子和涡轮壳体组成。
涡轮转子上密集排列着叶轮，当排放废气通过涡轮壳体进入涡轮组件时，废气的能量将被转化成旋转动能，推动涡轮转子旋转。
而涡轮壳体则承载了涡轮转子，并将排放废气引导至涡轮转子。
2.2 中央轴中央轴连接了涡轮组件和压气壳，是废气涡轮增压器如何将废气的动能转化为增压压力的关键部件。
当涡轮转子旋转时，中央轴也随之旋转，通过传递力量和转动动能，使压气壳内的新鲜空气得以受到压缩。
2.3 压气壳压气壳起到了将新鲜空气压缩的作用，它通过容纳压气轮和调节器，将新鲜空气压缩成高压空气，并输送至发动机燃烧室。
压气壳的设计和材料选择对废气涡轮增压器的工作效率和性能有着直接的影响。
2.4 轴承和密封件轴承和密封件是保证废气涡轮增压器长时间稳定运行的重要组成部分，它们不仅能减少摩擦和磨损，延长废气涡轮增压器的使用寿命，还能防止废气和新鲜空气之间的相互干扰和混合。
3. 废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器的工作原理是基于废气的动能和新鲜空气的压缩来实现的。
具体而言，废气从发动机排气孔中排出后，通过涡轮组件的涡轮壳体，推动涡轮转子旋转。
涡轮转子与中央轴相连，通过中央轴的转动，传递动能到压气壳内的压气轮，使得压气轮旋转并压缩新鲜空气。
压缩后的高压空气被送入发动机燃烧室，在混合燃料后，能够产生更强大的爆发力，提升了发动机的功率输出。
涡轮增压执行器的工作原理
涡轮增压执行器的工作原理
涡轮增压执行器（或称涡轮增压器）是一种用于汽车引擎的装置，通过利用废气动能来提高发动机的效能和动力输出。
以下为涡轮增压执行器的工作原理：
1. 废气驱动：涡轮增压执行器的核心部分是一个涡轮组件。
当发动机运转时，汽缸内产生的废气通过排气系统排出，并通过进气管道将废气引导到涡轮组件的进气侧。
2. 涡轮运转：进气侧的废气冲击涡轮叶片，使涡轮开始旋转。
涡轮组件通常使用轴承系统来减少摩擦和惯性阻力，确保涡轮的平稳运转。
3. 压气机工作：涡轮运转时，另一个位于涡轮组件另一侧的压气机组件也开始旋转。
压气机通常由数个轮叶片安装在同一轴上构成，与涡轮部分相连。
压气机通过涡轮的旋转产生动力，使气体被压缩。
4. 高压进气：由于压气机的工作，空气被压缩成高压气体，进而被推向引擎的进气管道。
由于压力的增加，高压气体使进气管道内空气的密度增加，达到更好的空燃比。
5. 提高动力输出：增加了进气管道中的氧气浓度和密度后，汽缸中的燃烧过程更加充分，提高了燃烧效率。
通过这种方式，涡轮增压执行器可以使引擎在相同排量下获得更高的动力输出。
需要注意的是，涡轮增压执行器需要一定的时间来达到最佳工
作状态。
通常在发动机运行初期，涡轮需要一定的排气流量和压力来驱动，因此在低转速下可能会存在涡轮滞后现象，被称为“涡轮拉力回应延迟”。
近年来，一些新型涡轮增压执行器设计采用了改进的轴承和涡轮技术，以提高对低速度扭矩需求的响应速度和效率。
废物利用——废气涡轮增压
后 ， 动力 可 以达 到２４ 发 动 机 的水 平 ，但 是 ．Ｌ
旁 通 阀进 入 到气 缸 ， 这样 就 可 以解 决 由 于安 装 了 涡轮 增 压 器而 导 致低 转 速 时发 动 机排 气 阻 力 大 的问题 ，可 以 相对 提 高 涡轮 增 压发 动 机 在低 转 速 时 的扭 力 输 出 ，从而 适 当减小 涡
涡轮增压技术发展史
最早 的汽油 涡 轮 增压 发 动 机 运 用在 量 产 轮 迟滞 ，让 发动机 的输 出相 对 平顺 。
百公里耗油量却并不比１８ 发动机高多少， ．Ｌ
车型 是 在６ 年代 ，通 用集 团 率 先在 它的 量产 ０ １ ７ 年 ，保 时捷 ９ 的３３ 涡 轮 增压 发 ８ ９ １ １ ．Ｌ 从 另外 一个 层 面 上来 说就 是 提 高 了燃 油经 济 车 型 雪佛 兰Ｃｏｖ ｉ 采 用 了 涡 轮增 压发 动 动 机 问世 ，这款 发动 机 在 涡轮 增压 器和 发 动 ｒａｒ 上 性和 降低 了尾气 排放 。 机 ，但 是强 烈 的 迟滞 现 象使 它 的推广 受 到 很 机 之 间引入 了一 个 中冷 器 ， 它能将 发动 机 进 大 的阻碍 ，直 到 现在 涡 轮 迟滞 仍 然是 涡 轮增 气 的温 度降 ｔ５ －６ 。 由于 冷空气 的 密度 Ｅ ｏ ｏＣ。
些 发 动机 的 曲轴 、连 杆 、活 塞等 部 位 都 需要
） 纪８ 年 代 ， 随 着 材 料 和 工 艺 的 进 要 。我们 要遵 循的 主要 方法是 ： 世 ０
、 。这 些 改 进显 著 提 高 了涡 轮增 压 器 的 踏 板 ，应先 怠速 运 转３ 钟 ，这是 为 了使机 油 发动机的 工作强度更高。由于发动机 的内部 分
废气涡轮增压器常见故障及应对措施
李启 顺
在 节 能 和 环 保 要 求 越 来 越 高 的
今 天 ， 气 涡 轮 增 压 技 术 是 ／、 量 发 废 Ｊ排
向铁 明
市 场 上 常 见 的 带 涡 轮 增 压 的 车
功 率 ， 省 油 的 优 点 ， 乎 鱼 和 熊 掌 又 似
型 有 ： 迪 Ａ４ ．Ｔ Ｉ 奥 迪 Ａ６ 的 奥 Ｌ １８ Ｓ ，
在高 温 、 压 、 转速 的恶劣 环境 ， 高 高 比
１ Ｔ Ｉ 帕 萨 特 领 驭 １８ 等 等 。 有 些 ． Ｓ， ８ ．Ｔ
高 档 车 和追 求 动 力的跑 车 的发 动机
涡轮 增压 器的轿 车 ， 轮增压 器工作 涡 较 容 易 损 坏 ，其 中 的 原 因 是 双 方 面 的 ， 是 厂 家 设 计 的 缺 陷 ， 是 车 主 ～ 二
一
图 １ 漏 机 油
图 ４ 壳磨损
款 萨 博 ９ ５， 其 搭 载 的 ２ ３ 涡 轮 — ．Ｔ
增 压 发 动 机 功 率 高 达 １ ．ｋ ， ９１１ Ｗ 升 功 率 超 过 １ ０， 与 ３５ 自 然 吸 气 发 ０ ．Ｌ 动 机 相 当 ， 且 它 的 潜 力 一 旦 发 挥 出
来 ， 甚 至 可 以 与 ４２ ．Ｌ Ｖ８ 轿 车 相 抗 衡。
涡轮增压 发动机增加 功率 ， 而
油 耗 不 高 的 主 要 原 因 是 因 为 废 气 涡 轮 增 压 回 收 了 部 分 排 气 管 中 的 热 能 （ 换 为 涡 轮 的 动 能 ） 相 对 减 ／、 转 ， Ｊ 了 机 械 损 失 和 散 热 损 失 ， 提 高 了 发 动 图 ２ 轴 承 积碳 图 ５ 轴 承磨 损
了 ， 难 通 过 简 单 的 修 复 达 到 要 求 的 很
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1 废气涡轮增压系统的作用一般发动机当空燃比达到某一值后，再增加燃油，除了黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外，不会产生更多的功率。
发动机供油越多，黑烟就越浓，油耗就越高，污染就越重。
为获得更大的功率，目前在一些较高挡次的汽车发动机上陆续安装废气涡轮增压器。
废气涡轮增压发动机是利用发动机排出废气的能量将进入气缸的新鲜空气预先进行压缩，使发动机获得更高的充气效率，由于增加了压缩空气的量，所以允许喷入较多的燃油，使发动机在尺寸不变的条件下产生更大的功率并具有更高的燃烧效率，降低了油耗。
2 废气涡轮增压系统结构与原理2.1 废气涡轮增压系统组成帕萨特1.8T轿车搭载的发动机有A WL和BGC等，其上装有的废气涡轮增压系统由废气涡轮增压器和增压压力控制系统组成。
废气涡轮增压器的实物如图1所示，
由涡轮室和压气机室组成。
在涡轮室上有两个废气接口，一个与发动机的排气总管相对接，位置设在涡轮径向中心上方；另一个与三元催化器相对接，位置设在涡轮的轴向中心部位，进入涡轮壳内的废气最终进入三元催化器进行催化净化。
在压气机室上也有两个接口，一个与空气滤清器相对接，位置设在压气机叶轮的轴向中心部位；另一个接口即高压空气出口，经过压缩的空气提高了压力、密度和含氧量，通过管道进入中冷器（增压空气冷却器）进行降温，最终经节气门体、进气总管、进气歧管充入气缸。
图1 废气涡轮增压器实物图增压压力控制系统，主要由发动机控制单元（J220）、增压压力传感器（G31，位于发动机舱左侧增压空气冷却器的上部）、增压压力限制电磁阀（N75，位于发动机舱齿形皮带罩右侧）、增压压力调节单元、增压器空气再循环电磁阀（N249，位于发动机舱进气歧管下方）、机械式空气再循环阀、真空罐以及连接管路等组成，如图2所示。
2.2 废气涡轮增压器工作原理废气涡轮和压气机叶轮安装在同一根轴上，当废气气流冲击涡轮时, 涡轮高速旋转，同时带动压气机叶轮以相同的速度旋转，经空气滤清器滤清的洁净空气被吸入压气机室，压缩后压力升高, 通过管道进入中冷器冷却，而后进入气缸，从而提高发动机的充气效率。
2.3 增压压力控制系统工作原理增压压力调节单元安装在涡轮增压器前端，其膜片式控制阀通过橡胶软管经增压压力限制电磁阀（N75）与增压器压气机外壳出口相连接，涡轮室内的废气旁通阀由增压压力调节单元的膜片阀通过推杆控制。
当冲击涡轮的废气量增加，涡轮转速加快，增压压力提高，当增压压力达到一定值时，增压压力调节单元内膜片阀移动，通过推杆和杠杆使废气旁通阀打开一个角度，此时冲击涡轮的废气量减少，涡轮转速下降，相应地增压压力也下降（如图3所示）。
如增压压力继续增大，则旁通阀开度也增大，从而实现对增压压力的自动调节。
增压压力限制电磁阀（N75）上有三个管口A、B、C，通过橡胶软管分别与增压器压气机出口、增压压力调节单元及低压进气管（压气机入口）相连接，如图4所示。
发动机控制单元根据需要以占空比方式给增压压力限制电磁阀通电，改变加在增压压力调节单元膜片阀上的气压以调节增压压力。
在中低速小负荷时，增压压力限制电磁阀的A端与B 端连通，允许增压压力调节单元自动调节增压压力；在加速或高速大负荷时，该电磁阀由发动机控制单元以占空比的方式供电，低压通气端与另两端连通，使加在增压压力调节单元膜片阀上的压力下降，废气旁通阀开度减小，增压压力提高，占空比越大增压压力也越高
机械式空气再循环阀并联安装在压气机出口的软管与低压进气管之间。
如图5 所示，
该阀有3 个管接头，两根粗管A、B分别与增压器压气机出口的高压软管和压气机入口的低压进气管相连接，细管C通过真空管与增压器空气再循环电磁阀N249 相连接。
阀内有真空膜片，当膜片室的真空度较小时，机械式空气再循环阀不开启，当有较大真空度（a）实物图（b）结构示意图图 5 机械式空气再循环阀作用于膜片上时，阀开启，增压后的部分空气又返回低压进气管。
增压器空气再循环电磁阀N249 安装在进气歧管下面。
如图6所示，
阀上的三个管接头A、B、C 分别与进气歧管、机械式空气再循环阀和真空罐相连接。
该阀受发动机控制单元控制，不通电时进气歧管与机械式空气再循环阀的膜片室相通，通电时真空罐与机械式空气再循环阀的膜片室相通。
在发动机怠速或小负荷工况时，进气歧管的真空度较大，发动机进气不需要增压，此时增压器空气再循环电磁阀不通电，进气歧管的真空度作用于机械式空气再循环阀使阀开启，增压器压气机出口的高压空气流回到低压端，此时增压器不起作用；在车辆高速行驶急减速时，节气门突然关闭，瞬间增压器需要卸荷。
因此时进气歧管内的真空度不足以开启机械式空气再循环阀，故发动机控制单元将立即给增压器空气再循环电磁阀N249通电，使真空罐与机械式空气再循环阀接通，在真空罐强大的真空吸力作用下阀开启，增压器被卸荷。
增压器卸荷的目的是使增压器压气机室至节气门前存在的高压压力瞬间被卸掉，使压气机叶轮旋转的阻力不致过大, 这样一是减轻高压气体对压气机叶轮的冲击，二是能使涡轮增压器保持在较高的转速，使增压器在需要时能更迅速地向发动机提供所需的增压压力，减小涡轮增压器的“迟滞”现象
增压空气冷却器安装在废气涡轮增压器之后、节气门之前, 其作用是将增压后的较热空气进行冷却以增加密度，提高进气量。
增压压力传感器(G31) 安装在空气冷却器出口处, 用于检测冷却后的进气压力。
3 故障诊断废气涡轮增压系统出现故障会造成增压压力降低，使发动机进气量减少，功率降低。
而导致增压压力低的故障经常有：1．增压压力限制电磁阀损坏；2．增压压力调节单元损坏或连接管路损坏；3．机械式空气再循环阀损坏；4．增压器空气再循环电磁阀损坏或连接管路损坏；5．废气涡轮增压器与进气管之间漏气；6．废气涡轮增压器自身损坏。
重要部件的检查方法如下：（1）检查增压压力限制电磁阀N75和增压器空气再循环电磁阀N249 将金奔腾“彩圣”JBT-CS538T汽车故障检测仪与该车的自诊断插座连接，接通点火开关，操作检测仪，键入01—4进入测试执行元件功能菜单，依次激活两个电磁阀，正常的话每个都应能听到咔嗒咔嗒的响声。
从增压压力限制电磁阀N75上拔下连接软管和电插头，用万用表测量线圈阻值，正常值应为：25～35Ω，如图7所示；
直接给电磁阀供12V电（注意极性要与实车相同）并同时用软管吹气检查，正常情况下不通电时A与 B 应通，通电时A、B、C 应互通。
用万用表测量增压器空气再循环电磁阀N249的阻值，正常值应为：27～30Ω；直接给电磁阀供12V电，正常情况下不通电时A、B两端应相通，通电时B、C两端应相通。
（2）检查增压压力调节单元及连接管路让发
动机怠速运转5min，之后急踩油门使发动机转速迅速升高到5000r/min，增压压力调节单元的推杆应能正常移动，无卡滞现象。
（3）检查机械式空气再循环阀从车上拆下机械式空气再循环阀，通过软管将该阀真空管接头（C端）与手动真空泵连接，扳动真空泵产生吸力，此时A、B两端应相通，放开真空泵解除真空，A、B两端应迅速截止且密封良好。
图7 增压压力限制电磁阀N75线圈电阻的测量 4 正确使用与维护涡轮增压器工作转速很高（最高可达180000r/min），所以对润滑和自身清洁度的要求很高。
多年的经验告诉我们，造成涡轮增压器故障的主要原因是润滑问题，例如润滑油供油滞后、节流、缺少、变质或油里有杂质等；其次是外来杂物进入压气机叶轮或废气涡轮，因此既要有良好的维护保养习惯，特别是对空气滤清器和机油滤清器的维护保养，同时也要有良好的驾驶习惯：（1）发动机起动后不可立即急踩油门踏板起步运行，应先怠速运转3～5 min，之后才能起步行驶。
这是为了使机油温度升高，流动性变好，让增压器能得到充分润滑，特别是当环境温度过低或车辆较长时间停放不用时更需这样做。
（2）长距离高速运行的车辆停车后发动机不可立即熄火，应怠速运行3～5min，待机体温度降下来后再熄火，否则机油润滑中断，涡轮增压器内部的热量无法被机油带走，而此时涡轮仍在高速旋转，容易造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”。