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摘要：由于废气涡轮增压系统结构紧凑，体积小，有较高的效率，所配柴油机的特性也较好（增压压力较高，耗油率较低等），所以废气涡轮增压器在柴油机上获得最广泛的应用。用在发电机组上的柴油机装有废气涡轮增压器，可以增大扭矩，提高牵引性能，因而可增加载重量，改善各种工作条件下的适应性；同时还减小排气污染。

一、增压系统的类别和优势

利用增压器将压缩空气压入汽缸以增加柴油机充气量的方法称为增压。

根据驱动增压器所用能量的来源不同，分为三类：

（1）机械增压系统，它的增压器直接由柴油机曲轴驱动：

（2）废气涡轮增压系统，增压器由柴油机排出的废气驱动；

（3）复合增压系统，由上述两种系统组合而成。

柴油机采用废气涡轮增压是提高发动机功率（一般可以增加功率30％～100％，甚至更多），降低油耗率（一般能使耗油率降低3％～10％），减小单位马力重量，缩小外形尺寸，节约原材料的一项最有效措施。

采用增压技术对在高原地区使用的发动机有重要意义。因为高原地区空气稀薄、气压低，导致功率下降（一般海拔高度每升高1000m，功率下降8％～10％）。装用增压器后，不仅功率可得到恢复，而经济效果也尤为显著。

采用增压技术后，可以扩大柴油机的使用范围，减小柴油机系列品种。因此，柴油机增压得到广泛的应用。

二、废气涡轮增压器的工作原理

1．增压

随着燃油喷射和计算机控制燃烧系统使用的增多，涡轮增压器已经成为汽油和柴油发动机上的常用部件。过去，只有大型的发动机才采用涡轮增压器。现在，随着计算机带来的精确控制，涡轮增压器使得小发动机也更有效率并能实现更高的功率。要学习涡轮增压器，必须首先对增压进行定义。

在进气冲程中活塞向下移动时，真空就产生了。这个真空将空气和燃油吸入发动机。这种设计被称为自然吸气。进入发动机的空气量取决于大气压力。大多数发动机都是自然吸气式的。但是，自然吸气式的发动机在某些条件下可能会出现功率不足的情况。

为了克服功率不足的问题，发动机可以进行增压。发动机增压意味着向汽缸提供的空气比单纯活塞吸入的空气更多。这样发动机就不是自然吸气的，而是增压的了。当更多的空气被压入汽缸时，就必然要增加燃油量以保持14.7：1的空燃比。做到这一点，功率就会增大。有时，发动机增压能够增加最高50％的功率。

2．增压机工作原理

增压机或涡轮增压器都可用于增压吸气，增压机是一个将空气压入发动机的机械空气泵。它是由一组与曲轴相连的齿轮或传动带驱动的。由于它的运转需要发动机动力，也就造成了发动机相当大的摩擦损失。

废气涡轮增压器主要由涡轮和压气发电机组成，其工作原理如图1所示。

柴油机排出的具有500℃～650℃高温和一定压力的废气经排气管进入涡轮壳里的喷嘴环。由于废气通过喷嘴环的面积是逐渐收缩的，因而废气的压力和温度下降，速度提高，使其动能增加。这股高速的废气流，按一定方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转得也越快。通过涡轮的废气最后排入大气。

因为涡轮和压气机叶轮是固装在同一根转动轴上的，所以两者同速旋转，这样，就将经过空气滤清器滤清过的空气吸入压气机壳。高速旋转的压气机叶轮的空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加，并进入扩压器。扩压器的形状做成进口小、出口大，因此气流的速度下降压力升高。再通过断面由小到大的环形压气机壳，使空气流的压力继续提高。这些压缩空气经柴油机进气管进入汽缸与柴油混合燃烧从而使发动机发出更大的功率。

3．废气涡轮增压器的构造

废气涡轮增压器的构造如图2所示。它由涡轮壳、中间壳、压气机壳、转子体及浮动轴承等主要零件组成。涡轮壳与发动机排气管连接。压气机壳的进口与空气滤清器的空气道相连接，而其出口则通往发动机汽缸。压气机的扩压器由压气机壳与中间壳之间的间隙构成。转子体由转子轴、压气机叶轮和涡轮组成，焊在转子轴上。压气机叶轮为铝金铸件，用螺母固定在转子轴上。转子体在装到增压器之前应进行静平衡和动平衡检验，允许其不平衡度在一定范围内。

废气涡轮转子高达数万转以上，一般机械中的常用轴承不能保证转子在高速下工作。在径流式废气涡轮增压器上普遍采用浮动轴承。浮动轴承与转子轴和中间壳之间都有间隙，当转子轴高速旋转时，具有一定压力的润滑油充满这两个间隙，使浮动轴承在内、外两层油膜中随转子轴同向旋转，但其转速比转子速度低得多，从而使轴承对轴承孔和转子轴的相对线速度大大下降。由于有双层油膜，可以双层冷却和产生双层阻尼。因此，浮动轴承具有高速轻载下工作可靠、减少转子体的振动、加工拆装方便等优点。

废气涡轮增压器所需要的润滑油来自发动机的主油道，通过细滤器再次滤清后，进入增压器的中间壳，经下部的出油口流回曲轴箱，形成一条不断循环的润滑油路。

为了防止压气机的压缩空气和涡轮的废气泄漏到中间壳，造成增压效果下降和涡轮功率下降，以及高温废气对轴承的影响，在废气涡轮增压器中设有密封装置。在压气机叶轮和中间壳之间装有0形橡胶密封圈和气封板；在转子轴和中间壳之间装有密封环。此外，为了防止润滑油进入压气机，在压气机端的转子轴上还装有挡油板。

在中间壳和涡轮壳之间还装有隔热板，以减少高温废气对润滑油的不利影响。废气涡轮增压器的冷却，一般是采用自然空气冷却，也有在中间壳制有夹水层的，如10ZJ废气涡轮增压器。

对非增压柴油机进行增压改革，最简单的方法是装上合适的增压器，调换进、排气管，适当增加供油量，以及增加润滑增压器的油路，其他结构可不作改动。实践表明，可使柴油机功率增加20％～30％，且排气烟色转好。

4．增压器的润滑

通常，废气涡轮增压器必须强制润滑，下面是典型的润滑油路。润滑油从机油盘由机油泵泵出，过滤后通过增压器进油管送入增压器，如图3所示。