内燃机涡轮增压器turbocharger for internal combustion engine

以内燃机排气能量为动力，由小型燃气涡轮驱动压气机叶轮以增加内燃机充量密度的装置。采用增压器能改善内燃机排放，提高内燃机的动力性和经济性。
结构原理 涡轮增压器按涡轮型式分为轴流式和径流式两种。轴流式涡轮增压器多用于大功率柴油机，中、小功率内燃机均采用径流式。涡轮增压器与内燃机的进、排气管相联。从内燃机排气管中排出的高温废气，经涡壳、喷嘴环向心地喷入涡轮叶轮，使其高速旋转，膨胀后的废气排至大气。涡轮带动与它同轴的压气机叶轮旋转，压气机叶轮一般为离心式，它从空气滤清器吸入空气，压缩后通过内燃机的进气管进入气缸（图）。在径流式涡轮增压器中，涡轮叶轮与压气机叶轮分装在轴的两端，组成转子。涡轮叶轮不仅直

内燃机涡轮增压器原理图

接受高温废气的冲刷，而且转速高达每分钟数万转至十几万转，故采用耐热钢制造。压气机叶轮材料为铝合金。两种叶轮都是精密铸件，转子必须经过精密动平衡。为了减少轴承与转子轴的相对速度，在其间设有浮动轴套并采用压力油进行润滑、冷却。涡轮和压气机的叶轮背部设有油封与气封以防止油、气互窜。
涡轮增压器与内燃机的匹配 内燃机增压有低、中、高、超高之分。中国有关标准规定，压气机出口压力pk≤0.15兆帕为低增压；0.15兆帕0.4兆帕为超高增压。高增压排气系统一般采用定压系统，即把各缸的排气歧管汇集到一支大容积的总管中与涡轮连接。中、低增压多采用脉冲系统，6缸内燃机的发火次序为1—5—3—6—2—4时，就把1—2—3缸和4—5—6缸的歧管分别汇集到两支总管再与涡轮连接，每组中3个气缸的排气间隔均匀，依次进入涡轮，形成理想的三脉冲压力波。若缸数不是3的整数倍，为了接近三脉冲系统的增压效果，在总管与涡轮之间装有脉冲转换器。
涡轮增压器与内燃机的匹配工作包括：根据内燃机的用途确定增压后与增压前标定功率之比（称为增压度），然后按增压内燃机的最大功率或最大扭矩工况估算所需充量及增压比（压气机出口压力与进口压力之比）。据此选择涡轮增压器，最后进行增压器与内燃机的台架匹配试验。试验中调整燃油系统、配气系统及涡轮流通面积，使增压内燃机的使用工况范围位于压气机的高效率区内。中、高增压时，在压气机与内燃机之间装有中冷器，以冷却进气，提高充量密度。
涡轮增压器零件少、重量轻，增压器与内燃机之间没有机械传动，布置方便。在农用内燃机中，涡轮增压器主要用于4缸、中等功率以上柴油机。柴油机涡轮增压一般可提高功率30～100%，降低燃油消耗率2～10%。涡轮增压器的发展趋势是提高增压比和提高增压器的总效率。