摘要：由于廢氣渦輪增壓系統結構緊湊，體積小，有較高的效率，所配柴油機的特性也較好（增壓壓力較高，耗油率較低等），所以廢氣渦輪增壓器在柴油機上獲得最廣泛的應用。用在發電機組上的柴油機裝有廢氣渦輪增壓器，可以增大扭矩，提高牽引性能，因而可增加載重量，改善各種工作條件下的適應性；同時還減小排氣污染。

一、增壓系統的類別和優勢

利用增壓器將壓縮空氣壓入汽缸以增加柴油機充氣量的方法稱為增壓。

根據驅動增壓器所用能量的來源不同，分為三類：

（1）機械增壓系統，它的增壓器直接由柴油機曲軸驅動：

（2）廢氣渦輪增壓系統，增壓器由柴油機排出的廢氣驅動；

（3）復合增壓系統，由上述兩種系統組合而成。

柴油機采用廢氣渦輪增壓是提高發動機功率（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％），減小單位馬力重量，縮小外形尺寸，節約原材料的一項最有效措施。

采用增壓技術對在高原地區使用的發動機有重要意義。因為高原地區空氣稀薄、氣壓低，導致功率下降（一般海拔高度每升高1000m，功率下降8％～10％）。裝用增壓器后，不僅功率可得到恢復，而經濟效果也尤為顯著。

采用增壓技術后，可以擴大柴油機的使用范圍，減小柴油機系列品種。因此，柴油機增壓得到廣泛的應用。

二、廢氣渦輪增壓器的工作原理

1．增壓

隨著燃油噴射和計算機控制燃燒系統使用的增多，渦輪增壓器已經成為汽油和柴油發動機上的常用部件。過去，只有大型的發動機才采用渦輪增壓器?，F在，隨著計算機帶來的精確控制，渦輪增壓器使得小發動機也更有效率并能實現更高的功率。要學習渦輪增壓器，必須首先對增壓進行定義。

在進氣沖程中活塞向下移動時，真空就產生了。這個真空將空氣和燃油吸入發動機。這種設計被稱為自然吸氣。進入發動機的空氣量取決于大氣壓力。大多數發動機都是自然吸氣式的。但是，自然吸氣式的發動機在某些條件下可能會出現功率不足的情況。

為了克服功率不足的問題，發動機可以進行增壓。發動機增壓意味著向汽缸提供的空氣比單純活塞吸入的空氣更多。這樣發動機就不是自然吸氣的，而是增壓的了。當更多的空氣被壓入汽缸時，就必然要增加燃油量以保持14.7：1的空燃比。做到這一點，功率就會增大。有時，發動機增壓能夠增加最高50％的功率。

2．增壓機工作原理

增壓機或渦輪增壓器都可用于增壓吸氣，增壓機是一個將空氣壓入發動機的機械空氣泵。它是由一組與曲軸相連的齒輪或傳動帶驅動的。由于它的運轉需要發動機動力，也就造成了發動機相當大的摩擦損失。

廢氣渦輪增壓器主要由渦輪和壓氣發電機組成，其工作原理如圖1所示。

柴油機排出的具有500℃～650℃高溫和一定壓力的廢氣經排氣管進入渦輪殼里的噴嘴環。由于廢氣通過噴嘴環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，使其動能增加。這股高速的廢氣流，按一定方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉得也越快。通過渦輪的廢氣最后排入大氣。

因為渦輪和壓氣機葉輪是固裝在同一根轉動軸上的，所以兩者同速旋轉，這樣，就將經過空氣濾清器濾清過的空氣吸入壓氣機殼。高速旋轉的壓氣機葉輪的空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加，并進入擴壓器。擴壓器的形狀做成進口小、出口大，因此氣流的速度下降壓力升高。再通過斷面由小到大的環形壓氣機殼，使空氣流的壓力繼續提高。這些壓縮空氣經柴油機進氣管進入汽缸與柴油混合燃燒從而使發動機發出更大的功率。

3．廢氣渦輪增壓器的構造

廢氣渦輪增壓器的構造如圖2所示。它由渦輪殼、中間殼、壓氣機殼、轉子體及浮動軸承等主要零件組成。渦輪殼與發動機排氣管連接。壓氣機殼的進口與空氣濾清器的空氣道相連接，而其出口則通往發動機汽缸。壓氣機的擴壓器由壓氣機殼與中間殼之間的間隙構成。轉子體由轉子軸、壓氣機葉輪和渦輪組成，焊在轉子軸上。壓氣機葉輪為鋁金鑄件，用螺母固定在轉子軸上。轉子體在裝到增壓器之前應進行靜平衡和動平衡檢驗，允許其不平衡度在一定范圍內。

廢氣渦輪轉子高達數萬轉以上，一般機械中的常用軸承不能保證轉子在高速下工作。在徑流式廢氣渦輪增壓器上普遍采用浮動軸承。浮動軸承與轉子軸和中間殼之間都有間隙，當轉子軸高速旋轉時，具有一定壓力的潤滑油充滿這兩個間隙，使浮動軸承在內、外兩層油膜中隨轉子軸同向旋轉，但其轉速比轉子速度低得多，從而使軸承對軸承孔和轉子軸的相對線速度大大下降。由于有雙層油膜，可以雙層冷卻和產生雙層阻尼。因此，浮動軸承具有高速輕載下工作可靠、減少轉子體的振動、加工拆裝方便等優點。

廢氣渦輪增壓器所需要的潤滑油來自發動機的主油道，通過細濾器再次濾清后，進入增壓器的中間殼，經下部的出油口流回曲軸箱，形成一條不斷循環的潤滑油路。

為了防止壓氣機的壓縮空氣和渦輪的廢氣泄漏到中間殼，造成增壓效果下降和渦輪功率下降，以及高溫廢氣對軸承的影響，在廢氣渦輪增壓器中設有密封裝置。在壓氣機葉輪和中間殼之間裝有0形橡膠密封圈和氣封板；在轉子軸和中間殼之間裝有密封環。此外，為了防止潤滑油進入壓氣機，在壓氣機端的轉子軸上還裝有擋油板。

在中間殼和渦輪殼之間還裝有隔熱板，以減少高溫廢氣對潤滑油的不利影響。廢氣渦輪增壓器的冷卻，一般是采用自然空氣冷卻，也有在中間殼制有夾水層的，如10ZJ廢氣渦輪增壓器。

對非增壓柴油機進行增壓改革，最簡單的方法是裝上合適的增壓器，調換進、排氣管，適當增加供油量，以及增加潤滑增壓器的油路，其他結構可不作改動。實踐表明，可使柴油機功率增加20％～30％，且排氣煙色轉好。

4．增壓器的潤滑

通常，廢氣渦輪增壓器必須強制潤滑，下面是典型的潤滑油路。潤滑油從機油盤由機油泵泵出，過濾后通過增壓器進油管送入增壓器，如圖3所示。