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[摘 要]经济进步带动了柴油机涡轮增压系统的进展发展，当下柴油机涡轮增压系统的应用面逐渐增加。为了保证其整体应用效果，促进与时俱进，需要加强技术创新，充分提高其应用水平。论文介绍了柴油机涡轮增压系统构成，深入分析了柴油机涡轮增压系统发展趋势。
[关键词]柴油机；涡轮增压系统；现状；进展
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0079-01
1前言
柴油机涡轮增压系统作为常见基础设备设施，对当代社会各行业的稳定发展具有极大影响，是各项工作顺利进行的重要保障。因此我们应该十分重视柴油机涡轮增压系统的发展与应用，通过大量的实践和经验的累计，促进其应用达到领先水平。
2柴油机涡轮增压系统构成
2.1结构特点及工作原理
柴油机在工作时产生的废气通过排气歧管进入喷嘴环，喷嘴环会对废气进行加速，使其朝特定方向喷射，从而使涡轮进行高速旋转；且涡轮的旋转速度与废气自身的性质高度相关，如废气的压力、温度和速度等，通常呈正相关关系。接着，废气从涡轮直径中心部位流出，通过排气管和消声器排出柴油机。压气机叶轮在柴油机工作时，会以涡轮的旋转速度进行同步旋转，把完成过滤步骤的新鲜空气吸入压气机，空气在经过高速旋转的叶轮的加速和加压过程后进入扩压室。扩压室内由于进口小出口大，空气的流速被迫降低，压力却进一步增大；同时压气机外壳也在进一步增加空气压力，最终使空气气流压力值达到180kPa～200kPa，经由进气歧管流入气缸。通过柴油机涡轮增压系统，柴油机气缸的喷油量将得到极大提升，这为柴油机更大的输出功率和转矩创造了条件。
2.2主要优缺点
相比普通柴油机，具有涡轮增压系统的柴油機的输出功率和转矩要高20%～100%，这就意味着小排量的柴油机通过加装涡轮增压系统，同样可以达到大排量柴油机的输出标准；并且这也意味着柴油机的质量将更轻，燃烧同样柴油耗费的油量将更少，燃烧也将较为彻底，产生的污染物将更少，从而有利于实现节能减排，符合可持续发展观念。同时，涡轮增压系统是通过柴油机工作产生的废气来带动工作的，因此并不会造成额外的功率消耗，符合企业的经济性要求。
另一方面，涡轮增压系统存在一定的涡轮迟滞缺陷。由于涡轮增压器是依靠柴油机的排气进行驱动的，因此一旦柴油机以低转速进行工作，就很有可能无法驱动涡轮增压器发挥作用。而一旦涡轮增压器不工作或以较低的转速进行工作时，涡轮增压柴油机的表现甚至将不如同排量的自然吸气柴油机，涡轮增压系统的优越性将无法展现。并且，涡轮增压器叶轮的惯性作用使其对油门的突然变化反应存在一定迟滞，容易出现加速后不能持续提升动力的情况。此外，由于涡轮增压器的工作温度介于400℃～650℃之间，因此对润滑条件有较高的要求，并且高温会对进气温度和充气密度造成一定程度的影响，因此还需要对涡轮增压器加装冷却器。
3柴油机涡轮增压系统发展趋势
3.1高工况放气涡轮增压系统
高工况放气涡轮增压系统能有效改善柴油机高速作业时出现的问题，这种方法应用带旁通阀的增压器，在柴油发动机最大扭矩点处设置放气点，根据增压压力要求经过螺旋弹簧预先压紧橡胶膜片，当增压压力超过弹簧的设定值时，自动打开放气阀门，使涡轮四周的废气自动进入到排气系统。高工况放气涡轮增压系统在国内发展前景良好，国外正在积极研发增压压力的电子控制系统，这种电子控制系统的弹簧预加负荷很低，可以根据增压空气的温度、点火提前角和燃油特性等实施控制，不仅允许建立最佳部分负荷增压压力，而且还允许在加速期进行暂时的超高增压，因此综合来看，一旦这种电子控制系统研发成功，将更能适应柴油机的实际工况。
3.2低工况进排气旁通系统
当柴油机以较低速度作业时，经过增压步骤的空气将不进入气缸，而选择绕过气缸直接进入涡轮的排气管，通过这种方式，气体流量得到增加，并且增压压力也得到大大提升，能够避免当流量减少到一定程度时的发生的喘振现象，从而改善当柴油发动机低速作业时的工况性能。如果能充分利用废气的余热加热旁通的空气，将得到更好的效果。德国MTU16V396型柴油机就采用了低工况进排气旁通系统，但是此对此系统进行控制调节并不十分方便，因此没有得到普遍应用，通常只应用于大功率高增压的柴油机。
3.3电动放气涡轮增压系统
电动放气涡轮增压系统可以有效解决涡轮的迟滞现象。电动放气涡轮系统将电机与带旁通阀增压器的转子部件连接起来，当排出的废气能量不足以驱动涡轮时，借助于电机来实现加速，从而保证柴油发动机的充气量。在涡轮增压器能够独立工作满足发电机的充气需求时，电机与供电系统呈断开状态。当柴油机处于高速工况的时候，经由放气阀放走的剩余的废气被转化电能，反向输送给电路中需要的部位。电动放气涡轮增压系统可以在低速运转时极大地优化发动机的特性，一定程度上降低发动机启动过程中的有害气体排放，解决涡轮滞后现象，降低油耗。
4涡轮增压系统的试验与应用
将在12VPA6-280型柴油机上进行实验，采用MPC相继增压系统详细说明装有相继涡轮增压系统的柴油机和标准型柴油机之间的差别。
在相继增压系统中，至少要有两台增压器，标况下柴油机的每台增压器都处于高效率区进行工作，部分工况时则通过减少增压器的投入使用量，从而保持投入使用的增压器依旧在高效率区进行工作，从而使柴油机不论在何种工况都能以较高的功率良好运行。相继增压涡轮柴油机和标准型柴油机主要参数对照表见表1。实验证明，具有相继增压系统的柴油机相比于标准型柴油机，部分性能有了显著提升，运行范围得到扩大，能够更好地满足生产的需求。
5涡轮增压器的安装
5.1清洗从柴油机到进油口的油管和回油管，并检查油管内有无其他异物。紧好所有油管接头，以免漏油。
5.2检查进气系统，是否进入异物。使用耐热钢制造的螺栓和螺母。当配这些螺栓和螺母时不要与普通钢制造的螺栓和螺母对换，而且还要涂以防粘剂。紧固所有的排气管接头，以免漏气。
5.3保证增压器的良好润滑，油压正常、油温适宜，使用规定牌号的润滑油，并定期更换，及时维护和更换空气滤清器和机油滤清器，要防止杂物进入。严格控制涡轮进气温度，不得超过使用范围。保持增压器与进、排气管的管接头密封，以免影响增压器的使用性能。保证增压器冷却良好，水冷式的冷却水路应畅通；出水温度不得超过100℃，各连接管应装配正确，拆检时不得任意变换，并切实保证连接处密封可靠。按技术维护规范定期拆检和清洗；拆卸分解时应在各转动件间作标记，以便于准确安装，保证其转动件的组合平衡。
检查压缩机壳体与压缩机叶轮是否损坏；检查压缩机叶轮螺母有无裂纹、损伤和螺纹损坏；检查压缩机叶轮因压缩机罩磨损造成的叶片损坏，因为灰尘和沙粒进入压缩机产生的叶片损坏。检查从柴油机中带入杂质和涡轮机本身的杂质造成对蜗轮叶轮、叶片的损伤。若叶片损伤必须更换，不得试图校正叶片。检修叶片的磨损和叶片厚度，叶片顶部不允许过尖和过不平。
6结束语
总之，随着世界经济格局的不断变化和我国经济水平的持续提高，柴油机涡轮增压系统将不断升级、革新，只有不断适应时代的发展和科技的飞速进步，与时俱进，才能将将其应用水平提升至一个新的高度，实现最为优化的整体应用效果。
参考文献：
[1]高潮.柴油机涡轮增压测量分析系统研制与试验研究[D].武汉理工大学.2016（21）：88-89.
[2]杨世友，顾宏中，郭中朝.柴油机涡轮增压系统研究现状与进展[J].柴油机，2011（4）：11-15.
[关键词]柴油机；涡轮增压系统；现状；进展
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0079-01
1前言
柴油机涡轮增压系统作为常见基础设备设施，对当代社会各行业的稳定发展具有极大影响，是各项工作顺利进行的重要保障。因此我们应该十分重视柴油机涡轮增压系统的发展与应用，通过大量的实践和经验的累计，促进其应用达到领先水平。
2柴油机涡轮增压系统构成
2.1结构特点及工作原理
柴油机在工作时产生的废气通过排气歧管进入喷嘴环，喷嘴环会对废气进行加速，使其朝特定方向喷射，从而使涡轮进行高速旋转；且涡轮的旋转速度与废气自身的性质高度相关，如废气的压力、温度和速度等，通常呈正相关关系。接着，废气从涡轮直径中心部位流出，通过排气管和消声器排出柴油机。压气机叶轮在柴油机工作时，会以涡轮的旋转速度进行同步旋转，把完成过滤步骤的新鲜空气吸入压气机，空气在经过高速旋转的叶轮的加速和加压过程后进入扩压室。扩压室内由于进口小出口大，空气的流速被迫降低，压力却进一步增大；同时压气机外壳也在进一步增加空气压力，最终使空气气流压力值达到180kPa～200kPa，经由进气歧管流入气缸。通过柴油机涡轮增压系统，柴油机气缸的喷油量将得到极大提升，这为柴油机更大的输出功率和转矩创造了条件。
2.2主要优缺点
相比普通柴油机，具有涡轮增压系统的柴油機的输出功率和转矩要高20%～100%，这就意味着小排量的柴油机通过加装涡轮增压系统，同样可以达到大排量柴油机的输出标准；并且这也意味着柴油机的质量将更轻，燃烧同样柴油耗费的油量将更少，燃烧也将较为彻底，产生的污染物将更少，从而有利于实现节能减排，符合可持续发展观念。同时，涡轮增压系统是通过柴油机工作产生的废气来带动工作的，因此并不会造成额外的功率消耗，符合企业的经济性要求。
另一方面，涡轮增压系统存在一定的涡轮迟滞缺陷。由于涡轮增压器是依靠柴油机的排气进行驱动的，因此一旦柴油机以低转速进行工作，就很有可能无法驱动涡轮增压器发挥作用。而一旦涡轮增压器不工作或以较低的转速进行工作时，涡轮增压柴油机的表现甚至将不如同排量的自然吸气柴油机，涡轮增压系统的优越性将无法展现。并且，涡轮增压器叶轮的惯性作用使其对油门的突然变化反应存在一定迟滞，容易出现加速后不能持续提升动力的情况。此外，由于涡轮增压器的工作温度介于400℃～650℃之间，因此对润滑条件有较高的要求，并且高温会对进气温度和充气密度造成一定程度的影响，因此还需要对涡轮增压器加装冷却器。
3柴油机涡轮增压系统发展趋势
3.1高工况放气涡轮增压系统
高工况放气涡轮增压系统能有效改善柴油机高速作业时出现的问题，这种方法应用带旁通阀的增压器，在柴油发动机最大扭矩点处设置放气点，根据增压压力要求经过螺旋弹簧预先压紧橡胶膜片，当增压压力超过弹簧的设定值时，自动打开放气阀门，使涡轮四周的废气自动进入到排气系统。高工况放气涡轮增压系统在国内发展前景良好，国外正在积极研发增压压力的电子控制系统，这种电子控制系统的弹簧预加负荷很低，可以根据增压空气的温度、点火提前角和燃油特性等实施控制，不仅允许建立最佳部分负荷增压压力，而且还允许在加速期进行暂时的超高增压，因此综合来看，一旦这种电子控制系统研发成功，将更能适应柴油机的实际工况。
3.2低工况进排气旁通系统
当柴油机以较低速度作业时，经过增压步骤的空气将不进入气缸，而选择绕过气缸直接进入涡轮的排气管，通过这种方式，气体流量得到增加，并且增压压力也得到大大提升，能够避免当流量减少到一定程度时的发生的喘振现象，从而改善当柴油发动机低速作业时的工况性能。如果能充分利用废气的余热加热旁通的空气，将得到更好的效果。德国MTU16V396型柴油机就采用了低工况进排气旁通系统，但是此对此系统进行控制调节并不十分方便，因此没有得到普遍应用，通常只应用于大功率高增压的柴油机。
3.3电动放气涡轮增压系统
电动放气涡轮增压系统可以有效解决涡轮的迟滞现象。电动放气涡轮系统将电机与带旁通阀增压器的转子部件连接起来，当排出的废气能量不足以驱动涡轮时，借助于电机来实现加速，从而保证柴油发动机的充气量。在涡轮增压器能够独立工作满足发电机的充气需求时，电机与供电系统呈断开状态。当柴油机处于高速工况的时候，经由放气阀放走的剩余的废气被转化电能，反向输送给电路中需要的部位。电动放气涡轮增压系统可以在低速运转时极大地优化发动机的特性，一定程度上降低发动机启动过程中的有害气体排放，解决涡轮滞后现象，降低油耗。
4涡轮增压系统的试验与应用
将在12VPA6-280型柴油机上进行实验，采用MPC相继增压系统详细说明装有相继涡轮增压系统的柴油机和标准型柴油机之间的差别。
在相继增压系统中，至少要有两台增压器，标况下柴油机的每台增压器都处于高效率区进行工作，部分工况时则通过减少增压器的投入使用量，从而保持投入使用的增压器依旧在高效率区进行工作，从而使柴油机不论在何种工况都能以较高的功率良好运行。相继增压涡轮柴油机和标准型柴油机主要参数对照表见表1。实验证明，具有相继增压系统的柴油机相比于标准型柴油机，部分性能有了显著提升，运行范围得到扩大，能够更好地满足生产的需求。
5涡轮增压器的安装
5.1清洗从柴油机到进油口的油管和回油管，并检查油管内有无其他异物。紧好所有油管接头，以免漏油。
5.2检查进气系统，是否进入异物。使用耐热钢制造的螺栓和螺母。当配这些螺栓和螺母时不要与普通钢制造的螺栓和螺母对换，而且还要涂以防粘剂。紧固所有的排气管接头，以免漏气。
5.3保证增压器的良好润滑，油压正常、油温适宜，使用规定牌号的润滑油，并定期更换，及时维护和更换空气滤清器和机油滤清器，要防止杂物进入。严格控制涡轮进气温度，不得超过使用范围。保持增压器与进、排气管的管接头密封，以免影响增压器的使用性能。保证增压器冷却良好，水冷式的冷却水路应畅通；出水温度不得超过100℃，各连接管应装配正确，拆检时不得任意变换，并切实保证连接处密封可靠。按技术维护规范定期拆检和清洗；拆卸分解时应在各转动件间作标记，以便于准确安装，保证其转动件的组合平衡。
检查压缩机壳体与压缩机叶轮是否损坏；检查压缩机叶轮螺母有无裂纹、损伤和螺纹损坏；检查压缩机叶轮因压缩机罩磨损造成的叶片损坏，因为灰尘和沙粒进入压缩机产生的叶片损坏。检查从柴油机中带入杂质和涡轮机本身的杂质造成对蜗轮叶轮、叶片的损伤。若叶片损伤必须更换，不得试图校正叶片。检修叶片的磨损和叶片厚度，叶片顶部不允许过尖和过不平。
6结束语
总之，随着世界经济格局的不断变化和我国经济水平的持续提高，柴油机涡轮增压系统将不断升级、革新，只有不断适应时代的发展和科技的飞速进步，与时俱进，才能将将其应用水平提升至一个新的高度，实现最为优化的整体应用效果。
参考文献：
[1]高潮.柴油机涡轮增压测量分析系统研制与试验研究[D].武汉理工大学.2016（21）：88-89.
[2]杨世友，顾宏中，郭中朝.柴油机涡轮增压系统研究现状与进展[J].柴油机，2011（4）：11-15.