1-排氣管2-噴嘴環(huán)3-渦輪4-渦輪殼5-軸6-軸承7-擴(kuò)壓氣8-壓氣機(jī)葉輪9-環(huán)形壓氣機(jī)殼10-進(jìn)氣管
廢氣渦輪增壓器的工作原理：
柴油機(jī)排出的具有800~1000K高溫和一定壓力的廢氣經(jīng)排氣管1進(jìn)入渦輪殼4里的噴嘴環(huán)2。由于噴嘴環(huán)通過(guò)的面積是逐漸收縮的，因而廢氣的壓力和溫度下降，速度提高，使它的動(dòng)能增加。這股高速?gòu)U氣流，按定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)的就越快。通過(guò)渦輪的廢氣最后排入大氣。
因?yàn)闇u輪3和離心式壓氣機(jī)葉輪8固裝在同一根軸5上，所以兩者同速旋轉(zhuǎn)。這樣，將經(jīng)過(guò)空氣濾清器的空氣吸入壓氣機(jī)殼，高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪8把空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加并進(jìn)入擴(kuò)壓器7。擴(kuò)壓器的形狀做成進(jìn)口小出口大，因此氣流的流速下降，壓力升高，再通過(guò)斷面由小到大的環(huán)形壓氣機(jī)殼9使空氣流的壓力繼續(xù)提高，壓縮的空氣經(jīng)柴油機(jī)進(jìn)氣管10進(jìn)入氣缸。
廢氣渦輪增壓器用的壓氣機(jī)多采用離心式，它的出口氣體壓力可達(dá)140~300kPa，甚至可達(dá)到500kPa。
廢氣渦輪增壓器的一個(gè)主要性能指標(biāo)是壓力升高比，簡(jiǎn)稱壓比πk。它是指壓氣機(jī)的出口氣體壓力(Pk)與進(jìn)口氣體壓力P1之比值。
廢氣渦輪增壓器按壓比可分為低、中、高三種類型，低增壓的壓πk≤l.4;中增壓的壓比πk=1.4~2.0;高增壓的壓比πk≥2?，F(xiàn)代柴油機(jī)多采用高壓比增壓器。
汽車用廢氣渦輪增壓器的渦輪多采用徑流向心式。進(jìn)入渦輪的廢氣流則多利用脈沖式，以使廢氣的能量得到充分利用。為此，進(jìn)入增壓器的排氣管做成分置式，如對(duì)發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4的6缸機(jī)而言，一般1、2、3缸共用一根排氣管，沿著渦輪殼上的一條進(jìn)氣道通向半圈噴嘴環(huán);4、5、6缸共用另一根排氣管，沿著渦輪殼的另一條進(jìn)氣管通向另外半圈噴嘴環(huán)。這樣，每根排氣管里的排氣間隔為240°大于一個(gè)沖程，使排氣互不干擾，可以充分利用廢氣的脈沖能量驅(qū)動(dòng)渦輪。并且壓力高峰后的瞬時(shí)真空有助于氣缸掃氣
要使充氣密度提高，可以增大壓氣機(jī)的壓比。但當(dāng)πk＞l.8時(shí)，空氣密度將隨壓比升高而減小，且空氣溫度隨壓比的升高而升高，加大了柴油機(jī)零件的熱負(fù)載和加大了排氣污染。一般采用降低進(jìn)氣溫度，來(lái)提高充氣密度。
有些增壓柴油機(jī)安裝有中間冷卻器。試驗(yàn)證明，進(jìn)入氣缸的空氣溫度每下降10K，功率可提高2.5%~3%，中間的冷卻器的效果越顯著，增壓壓力越高。
中間冷卻器的結(jié)構(gòu)同散熱器。它安裝在散熱器前方，使熱空氣利用柴油機(jī)上的氣管渦輪壓氣機(jī)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。也有的是利用冷卻水冷卻，其結(jié)構(gòu)外形隨機(jī)型而異。
廢氣渦輪增壓器的控制原理
廢氣渦輪增壓器以發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣作為動(dòng)力，產(chǎn)生高密度的進(jìn)氣，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）在控制渦輪增壓器器時(shí)，主要的控制對(duì)象有兩個(gè)，一個(gè)是進(jìn)氣旁通閥，另一個(gè)是廢氣旁通閥。
另外，如果波動(dòng)的峰值壓力不被泄放，將使壓氣輪迅速減速，造成下一次增壓滯后。因此泄放波動(dòng)的峰值壓力可以讓壓氣輪繼續(xù)以較高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，為下一次產(chǎn)生增壓壓力縮短響應(yīng)時(shí)間。
關(guān)于進(jìn)氣旁通閥，還有一種將進(jìn)氣旁通閥和進(jìn)氣旁通電磁閥合成一種閥的方式（該閥也稱為進(jìn)氣旁通電磁閥），該方式取消了相關(guān)管路和真空源。在節(jié)氣門迅速關(guān)閉時(shí)，ECM對(duì)此電磁閥進(jìn)行控制，使電磁閥的閥芯移動(dòng)，將高壓側(cè)壓力泄放到低壓側(cè)（如圖四），起到保護(hù)渦輪增壓器和讓壓氣輪維持高轉(zhuǎn)速的作用。
廢氣渦輪增壓器是利用柴油機(jī)排出的具有一定溫度和壓力的廢氣能量，經(jīng)過(guò)渦輪轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動(dòng)與其同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將新鮮空氣加壓提高密度后經(jīng)氣管送入氣缸，增加了氣缸的充氣量，從而可以向氣缸內(nèi)噴入更多的柴油提高柴油機(jī)的功率。因此，增壓是不增加柴油機(jī)排量和轉(zhuǎn)速的情況下，提高動(dòng)力性，改善經(jīng)濟(jì)性，降低排氣污染的行之有效的手段，也是目前柴油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。
在高原地區(qū)，由于氣壓低，空氣稀薄缺氧，自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)功率會(huì)有所下降，采用廢氣渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，海拔的升高對(duì)功率的影響較小，因此渦輪增壓器在高原運(yùn)行時(shí)隨著海拔高度的升高，其轉(zhuǎn)速也會(huì)上升，提高了增壓壓力，可以補(bǔ)償因海拔高度升高而引起進(jìn)氣密度下降的影響，從而可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的幅度。因此采用廢氣渦輪增壓技術(shù)也是恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)高原功率的有效措施。
增壓器的潤(rùn)滑：
增壓器的潤(rùn)滑油由柴油機(jī)主油道供給，回油靠自重直接流回油底殼，為避免增壓器漏油，以保證增壓器正常、可靠的工作，必須注意其進(jìn)油及回油的暢通，不得有滲漏現(xiàn)象，回油管截面積及形狀不得改變。
渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介：
渦輪增壓器一般由渦輪、中間體、壓氣機(jī)三大部分組成。
為了進(jìn)一步改善渦輪增壓器柴油機(jī)加速、爬坡能力，滿足配套動(dòng)力的使用要求，本機(jī)的廢氣渦輪增壓器帶有排氣放氣閥。
（1）渦輪部分：
主要包括渦輪殼，單級(jí)徑流式渦輪、它們是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器。柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)過(guò)渦輪殼進(jìn)入噴嘴并以一定的方向噴向渦輪葉輪時(shí)，將廢氣的熱量及壓力能變成動(dòng)能，從而使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。
（2）中間體：
中間體是支承轉(zhuǎn)子總成及固定渦輪殼、壓氣機(jī)殼的中間支承體，也是潤(rùn)滑和冷卻浮動(dòng)軸轉(zhuǎn)子的潤(rùn)滑箱。
（3）壓氣機(jī)部分：
主要包括單級(jí)離心式壓氣機(jī)葉輪、擴(kuò)壓器及壓氣機(jī)殼體，空氣經(jīng)空氣濾清器被高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪吸入，使空氣流速增加，壓力升高，在京擴(kuò)壓器與壓氣機(jī)殼體使氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑝毫M(jìn)一步提高后經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸，從而使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣密度增加。
渦輪軸與渦輪采用摩擦焊連成一體，壓氣機(jī)葉輪以過(guò)渡配合裝入渦輪軸上，并用自鎖螺母壓緊。整個(gè)轉(zhuǎn)子總成經(jīng)過(guò)非常精確的動(dòng)平衡，以保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下正常工作。
轉(zhuǎn)子總成的支承采用內(nèi)支承，即兩個(gè)全浮式浮動(dòng)軸承布置在兩葉輪之間的中間體上，轉(zhuǎn)子的軸向力由固定在中間體上的止推軸承裝置承受。
增壓器的潤(rùn)滑采用壓力潤(rùn)滑，其作用是保證轉(zhuǎn)子和軸承在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下獲得足夠的潤(rùn)滑強(qiáng)度和冷卻強(qiáng)度。
（4）排氣放氣閥：
渦輪增壓器采用排氣放氣閥的目的是為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低、中速范圍內(nèi)與渦輪增壓器具有最佳的匹配效果，以便發(fā)動(dòng)機(jī)能夠得到較充足的空氣量，并與隨之加大的燃油供給量相適應(yīng)，增大低速扭矩，改善燃油消耗，在高速范圍通過(guò)排氣放氣（即部分廢氣不經(jīng)過(guò)渦輪而直接進(jìn)入排氣管）以避免增壓器轉(zhuǎn)子超速或增壓壓力過(guò)高而引起氣缸內(nèi)燃燒壓力過(guò)大，加劇發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷等。也就是說(shuō)，渦輪增壓器采用排氣放氣閥，重點(diǎn)是改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩特征，同時(shí)兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)性能指標(biāo)及使用可靠性。 排氣放氣閥的啟閉由增壓壓力自動(dòng)控制，將壓氣機(jī)出口的增壓壓力引入放氣閥調(diào)節(jié)器的密閉壓力室內(nèi)，當(dāng)增壓壓力達(dá)到或超過(guò)規(guī)定值時(shí)，其膜片將克服左邊的彈簧力，與連動(dòng)推桿一起向左移動(dòng)，推動(dòng)搖臂繞銷軸旋轉(zhuǎn)，使放氣閥開啟，實(shí)現(xiàn)排氣旁通放氣，控制增壓器轉(zhuǎn)速的上升。
注意：
放氣閥的開啟壓力規(guī)定值時(shí)由廠家設(shè)定，用戶不得進(jìn)行任何調(diào)整，即聯(lián)動(dòng)推桿上的調(diào)節(jié)螺母不得擰動(dòng)，否則將會(huì)嚴(yán)重?fù)p害發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及使用可靠性。
