工作原理
內燃機由於受結構尺寸的限制,燃燒氣體在氣缸內不能充分膨脹至大氣壓力。因此,排氣開始時氣缸內的燃氣壓力遠比大氣壓力高,這樣,排氣就具有一定能量。廢氣渦輪增壓系統將排氣能量有效地傳給渦輪機,使渦輪機獲得較高的效率,同時有利於內燃機氣缸的掃氣。
系統分類
根據排氣管中壓力狀況和排氣能量的利用方式,廢氣渦輪增壓系統一般分為定壓增壓系統和脈衝增壓系統兩類。
定壓增壓系統
內燃機所有氣缸的排氣都通入一根粗大的排氣總管,然後再流入渦輪機。排氣總管實際上起穩壓作用,以使總管內的氣體壓力基本恆定。這樣,渦輪在穩定氣流下工作,故渦輪機效率較高。但採用這種系統時內燃機加速性能和低負荷性能較差,所以定壓增壓系統只適用於高增壓、工況變化少的場合。
脈衝增壓系統
這種系統的特點是在排氣管中造成儘可能大的壓力脈動。為此,排氣支管被做得細而且短,渦輪儘可能靠近內燃機氣缸。排氣互不干擾的幾個氣缸(通常是二缸或三缸)的排氣支管連在一根排氣管上,這樣,每根排氣管中就形成兩個或三個連續的排氣脈衝波。渦輪機的噴嘴環按排氣管數目分組隔開,它們互不干擾。採用脈衝增壓系統能充分利用排氣能量,改善變工況性能;但渦輪是在脈動氣流狀態下工作,故渦輪機效率較低。為克服兩種系統的缺點,人們已研製出脈衝轉換系統和多脈衝系統。它們多用在氣缸數不是3倍數的柴油機上。