内燃机与增压器的匹配设计(2)

内燃机与增压器的匹配设计

发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大

20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是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。

复合增压系统

即废气涡轮增压和机械增压并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。

发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的

不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。这种装置在大功率柴油机上采用比较多，

汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型还比较少，大众的1.4 TSI发动机（这

款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时，由机械增压提供大部分的增压

压力，在1 500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁

离合器控制，它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增

压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）

采用了这一系统。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，因此很难普及。

涡轮增压技术

什么是涡轮增压器

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是种空气压缩机，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。

涡轮增压器的构造及工作原理

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。

废气涡轮增压器一般由单级离心式压气机和单级轴涡轮机或径流式涡轮机组成为机组，

并分别称为轴流式废气涡轮增压器和径流式废气涡轮增压器。压 气机和涡轮机二者的工作

轮装在同一根轴上，称为转子，转子由发动机排出的废 气驱动。这种涡轮增压器工作的条

件，除 压气机和涡轮机的转速相同外，在任 何工况下其效率也是相同的。 涡轮增压器按

转子的支承情况有各种不同结构方案，最常见的有几种：