1905年，波西首次提出了涡轮增压的概念，并被授予德国专利，这标志着涡轮增压技术诞生。1912年，世界上第一台废气驱动的增压器正式问世，1961年，小轿车开始尝试性地安装增压器，但因为瞬间产生的巨大压力和热量，使安装后效果并不理想。经过百年的不断发展，涡轮增压技术已经日趋成熟和完善。 增压，就是借助于装在发动机上的专用增压装置，预先压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸中的充气密度。增压的作用是在气缸容积一定的情况下，充气密度越大，新鲜空气的绝对量越大，就可以喷入较多的燃料进行燃烧，发动机就能发出更大的功率。 1.3.1发动机增压类型
（1）按其增压方式可分为三类:
麦弗逊式独立悬架 机械增压
废气涡轮增压
气波增压
（2）按增压压力划分，一般划分的范围为：
低增压<0. 18MPa (=0. 8-1.0MPa)
中增压=0. 18-0. 25MPa (=0. 9-1. 5MPa)
高增压=0. 25-0. 35MPa (=1. 4-2. 2MPa)
超高增压> 0. 35MPa (>2.0MPa)
（3）废气涡轮增压的类型
废气涡轮增压是通过发动机排出的废气能量推动涡轮增压器实现增压。根据涡轮回收废气能量的方式不同，废气涡轮增压系统可分为串联前复合增压、串联后复合增压以及并联复合增压等几种方式（图1-3-1）。
串联前复合增压是在废气涡轮增压器前串联一个涡轮机，发动机排出的废气先流入前置涡
轮机，回收部分能量后再排入涡轮增压器的涡轮机，由此带动压气机进行增压的系统。这种增压系统的特点是，可充分利用废气的能量，因此可提高整机的热效率；同时在增压器前利用涡轮机事先回收废气的部分能量，所以可避免增压器的转速过高的现象
串联后复合增压是在增压器后再串联一个废气涡轮，其主要目的就是进一步回收利用经增压器后排出的废气能量，以便堤高整机的热效率。并联复合增压是将发动机排出的废气分两路同时排入一个废气涡轮和废气涡轮增压器的涡轮的系统。对排量较大的发动机，通过这种复合系统提高废气能量的再回收利用，在提高整机热效率的同时减轻了废气涡轮增压器的工作负担。
图1-3-1 涡轮增压方式
a）串联前复合增压 b）串联后复合增压 c）并联复合增压
废气涡轮增压器根据增压器的数量又可分为单级增压和双级复合增压。普通车型常用单级增压系统，即采用一个废气涡轮增压器；而双级增压系统采用两个废气涡轮增压器，主要用于大排量车用柴油机。根据两个增压器的连接方式不同，双级增压方式又可分为直列双级复合增压和并列双级复合增压两种系统（图1-3-2）。
直列双级复合增压系统一般由一个小型增压器4和一个大型增压器5直列布置构成，并根据发动机转速分别使用。低速时关闭进气切换阀3和排气切换阀6，使小型增压器4工作，以提高低速进气量，改善低速转矩特性；中、高速时如图1-3-2a所示，打开排气切换阀6和进气切换阀3，使排气流向大型增压器5，以便增压发动机在高效率区进行匹配，提高发动机的经济性。此时，小型增压器4涡轮的进、出口压力相等，所以自动停止工作。6缸机常采用并列式双级复合增压系统，1、2、3缸和4、5滴胶卡制作、6缸分别采用相同的增压器。与6个缸采用一个增压器相比，采用并列双级增压器时流过废气涡轮的排气流量减少一半，所以采用小型增压器，由此达到兼顾低速转矩特性和中、高速在高效率区的良好匹配，提高整机性
能的目的；多缸发动机采用并列式双级复合增压系统的另一个目的，就是为了避免产生各缸排气干涉现象。
由于废气涡轮增压器是流体机械，而发动机是动力机械，二者属于两种不同类型的机械，所以废气涡轮增压发动机有待进一步解决的课题是：①如何提高发动机的低速转矩；②低速时应避免增压器工作线接近喘振线；③防止高速时进气压力过高或增压器超速；④降低高速时的泵气损失；⑤防止缸内产生最高压力及热负荷增加。
图⒎11 复合增压系统
a）直列双级复合增］社 b）并列双级复合增压
1-发动机 2、9-中冷器 3-迸气切换阀 4-小型增压器 5-大型增压器 6-排气切换阀
7-喷油器 8-增压器 10-催化转化装置11-消声器 12-排气管 13-爆震传感器
1.3.2涡轮增压器的结构及工作原理
（1）组成
车用涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成（图1-3-3）。增压器轴5通过两个浮动轴承9支承在中间体14内。中间体内有润滑和冷却轴承的油道，还有防止机油漏人压气机或涡轮机中的密封装置等。
图1-3-3 涡轮增压器结构
1一压气机蜗壳中开泵节能 2一无叶式扩压管 3一尺气机叶轮 4一密封套 5一增压器轴
6一进气道 7一推力轴承8一挡油板 9一浮动轴承 10一涡轮机叶轮 11出气道
12土隔热板 13一涡轮机蜗壳 14一中闷体
（2）离心式压气机
离心式压气机由进气道6、压气机叶轮3、无叶式扩压管2及压气机蜗壳1等组成（图1-3-4）。叶轮包括叶片和轮毂，并由增压器轴5带动旋转。
当压气机旋转时，空气经进气道进人压气机叶轮，并在离心力的作用下沿相邻压气机叶片1之间形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的增高，然后进入叶片式扩压管3。扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所升高，即在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。
扩压管分叶片式和无叶式两种。无叶式扩压管实际上是由蜗壳和中间体侧壁所形成的环形空间，其构造简单，工况变化对压气机效率的影响很小，适于车用增压器。叶片式扩压管是由相邻叶片构成的流道，其扩压比大，效率高，但结构复杂，工况变化对压气机效率有较大的影响。
蜗壳的作用是收集从扩压管流出的空气，并将其引向压气机出曰。空气在蜗壳中继续减速增压，完成其由动能向压力能转变的过程。
压气机叶轮由铝合金精密铸造，蜗壳也用铝合金铸造。
图1-3-4 离心式压气机示意图
l一压气机叶片 2一叶轮 3一叶片式扩压管4一压气机蜗壳
（3）径流式涡轮机
涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械功的装置。径流式涡轮机由蜗壳、喷管、叶轮和出气道等组成（图1-3-5），蜗壳4的进口与发动机排气管相连，发动机的排气经蜗壳引导进入叶片式喷管3。喷管是由相邻叶片构成的渐缩形流道。排气流过喷管时降压、降温、增速、膨胀，使排气的压力能转变为动能。由喷管流出的高速气流冲击叶轮1，并在叶片2所形成的流道中继续膨胀作功，推动叶轮旋转
与压气机的扩压管类似，涡轮机的喷管也有叶片式和无叶式之分。现代车用径流式涡轮机多采用无叶式喷管。涡轮机的蜗壳除具有引导发动机排气以一定的角度逆人涡轮机叶轮的功能外，还有将排气的压力能和热能部分地转变为动能的作用。
涡轮机叶轮经常在700℃左右高温的排气冲击下工作，并承受巨大的离心力作用，所以采用镍基耐热合金钢或陶瓷材料制造。用质量轻并且耐热的陶瓷材料可使涡轮机叶轮的质量大约减轻2／3，涡轮增压加速滞后的问题也在很大程度上得到了改善。
喷管叶片用耐热和抗腐蚀的合金钢铸造或经机械加工成形。蜗壳用耐热合金铸铁铸造，内表面应该光浩，以减少气体流动损失。
图1-3-5 径流式涡轮机示意图
1一叶轮 2一叶片 3一叶片式喷管 4一蜗壳
（4）转子
涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转子。转子以超过10×104r／min，最高可达20×104r／min的高转速旋转，因此，转子的平衡是非常重要的。
增压器轴在工作中承受弯曲和扭转交变应力，一般用韧性好、强度高的合金钢40Cr或18CrNiWA假山的堆叠制造.
（箱包手把5）增压器轴承
增压器轴承的结构是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。现代车用涡轮增压器都采用浮动轴承（图1-3-6）。浮动轴承实际上是套在轴上的圆环。圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有间隙，形成双层油膜。圆环浮在轴与轴承座之间。一般内层间隙为0．05mm左右，外层间隙大约为0．1mm。轴承壁厚约3～4.5mm，用锡铅青铜合金制造，轴承表面镀一层厚度约为0．005～0．008mm的铅锡合金或金属铟。在增压器工作时，轴承在轴与轴承座中间转动。
增压器工作时产生轴向推力，由设置在压气机一侧的推力轴承1承受。为了减少摩擦在整体式推力轴承两端的止推面6上各加工有四个布油槽7；在轴承上还加工有进油孔5，以保证止推面的润滑和冷却。
图1-3-6 涡轮增压器轴承及其润滑
a）润滑油道 b）浮动轴承结构 c）推力轴承结构蜂鸣器驱动电路
l一推力轴承 2一涧滑油入口 3一涧滑油道
4一浮动轴承5一进油孔 6一止推面 7一布油槽
1.3.3 增压压力的调节
在涡轮增压系统中都设有进气旁通阀和排气旁通阀，用以控制增压压力。排气旁通阀及其控制装置在增压器上的安装位置如图1-3-7所示。控制膜盒1中的膜片将膜盒分为左室和右室，右室经连通管1l与压气机出口相通，左室设有膜片弹簧作用在膜片上。膜片还通过连动杆2与排气旁通阀3连接。当压气机出口压力，也就是增压压力低于限定值时，膜片在膜片弹簧的作用下移向右室，并带动连动杆使排气旁通阀保持关闭状态。当增压压力超过限定值时，增压压力克服膜片弹簧力，推动膜片移向左室，并带动连动杆将排气旁通阀打开，使部分排气不经过涡轮机而直接排放到大气中，从而达到控制涡轮机转速及增压压力的目的。
图1-3-7 排气旁通阀及其控制装置在增压器上的安装位置
l-控制膜盒 2-连动杆 3-排气旁逼阀 4-排气管 5-涡轮机叶轮 6-涡轮机蜗壳
7-增压器轴 8-中间体 9-压气机蜗壳 10-压气机叶轮 11-连通管
进气旁通阀的工作原理与排气旁通阀相似
在有些发动机上，排气旁通阀的开闭由电控单元操纵的电磁线圈控制。电控单元根据压气机出口增压压力的高低，对电磁线圈进行通电或断电控制，以开闭排气旁通阀。有的电控单元还能按照预编程序，在发动机突然加速时，允许增压压力短时间超出限定值，以提高发动机的加速性。
1.3.4涡轮增压器的润滑及冷却
来自发动机润滑系统主油道的机油，经增压器中间体上的机油进口1进人增压器，润滑和冷却增压器轴和轴承。然后，机油经中间体上的机油出口2返回发动机油底壳（图1-3-8）。在增压器轴上装有油封，用来防止机油窜入压气机或涡轮机蜗壳内。如果油封损坏将导致机油消耗量增加和排气冒蓝烟。
由于汽油机增压器的热负荷大，因此在增压器中间体的涡轮机侧设置冷却水套，并用软管与发动机的冷却系统连通。冷却液自中间体上的冷却液进口3流入中间体内的冷却水套4，从冷却液出口5流回发动机冷却系统。冷却液在中间体的冷却水套中不断循环，使增压器轴和轴承得到冷却
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