摘要
发动机增压系统的发展历程和常见案例分析。经过这段时间对发动机增压系统的学习，知道了发动机增压系统大致分为4类。分别是机械增压系统、气波增压系统、废气涡轮增压系统和复合增压系统。其中的机械增压系统是指安装在发动机上并由正时皮带与发动机曲轴相连接，从发动机的输出轴获得动力，以此来驱动增压器的转子旋转，从而将外界空气强制性的吸进进气岐道里，从而达到增压。而气波增压系统，则是利用高压废气的就具有一定规律脉冲气波使空气压缩，增压性能好、加速性好，一般适用在中小型的柴油车上。然后是废气涡轮增压系统，它则是利用废气涡轮机，带动与其同轴安装的压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机内增压后进入气缸，通过压缩空气来增加进气量。而最后的复合增压系统，则是废气涡轮增压系统和机械增压系统并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，而高转速时，由废弃涡轮增压作为输出。
关键词：发动机；增压；控制系统；应用
1绪论
1.1本设计研究的背景和意义
1.1.1研究背景
发动机废气涡轮增压系统在历史的长河中不断进化，从第一个涡轮增压发动机专利的发布至今已有近110多年的历史。1912年，由废气驱动的世界上第一台涡轮增压器正式问世，尽管此时这项技术只是在船舶和航空这两大领域的应用。1923年，德国交通部建造了两艘采用涡轮增压技术的轮船，而此时的废气涡轮增压技术使得该舰的10缸引擎从最初的1750马力最大功率输出提升至2500马力，令当时的世界各国人民都对这一成绩感到非常震惊。1962年，通用汽车首次在汽车上应用了废气涡轮增压技术。然而第一家真正在汽车上成熟普及应用废气涡轮增压技术的公司却是一家飞机制造公司，斯堪尼亚汽车公司和瑞典飞机有限公司合并组成的萨博公司。1977年问世的Saab萨博99汽车，使汽车发动机在应用涡轮增压技术这项技术上，真正开始走向成熟。1983年，萨博推出16气门双顶置凸轮轴，1985年，推出电控点火系统，使燃烧更加可控，1987年，推出了至今仍在使用的水冷式涡轮增压系统，真正地解决了涡轮增压带来的进气温度增高从而导致废气涡轮增压发动机实际工作不良的问题。1990年，萨博在900车型中推出低增压涡轮发动机。1991年，通用与萨博成立了新萨博，并且在在Saab 9000系列中引入2.3L 16气门双顶置凸轮轴涡轮增压发动机，并且采用了通用的反向转动平衡轴技术。最后在1992年，萨博开发了发动机管理系统，正式将点火正时、燃油喷射、涡轮增压压力等控制集成一体化控制，实现了更加高效地控制发动机更好的运作，也使涡轮增压技术在汽车上运用的效果得到了进一步的提升。2002年，萨博的Saab 9-3车型的发动机采用了内置式涡轮增压系统发动机。
随着全球范围内的能源危机和世界各国对燃油车排放的要求日益提高，提高燃油车的动力输出、降低油耗已然成为22世纪燃油汽车面临的难题。现在人民生活水平越来越高，大多数家庭都有一辆甚至多辆汽车。拿中国来说，据2020年末统计，中国内陆汽车保有量已高达28087万辆。虽说其中新能源汽车占据不少，但是燃油汽车还是占据很大的比重。石油属于不可再生能源，当下开发燃油汽车替代品的同时，如何降低油耗也是当下各大汽车厂商要解决的主要问题之一。
单从发动机来说，降低发动机油耗的途径有很多，比如采用轻质铝合金作为发动机材料、提高燃油燃烧程度以及提高发动机升功率等等。目前普及的技术包括增压器中冷、燃油缸内直喷以及废气涡轮增压技术，在满足可靠动力性、小尺寸的同时，又能降低汽车油耗，慢慢的成为当下应对资源稀缺的可行手段。
根据2020年国家节能减排政策，各大汽车制造厂商所生产的乘用车的百公里油耗平均值需低于5.0L，其中节能型乘用车百公里油耗平均值需低于4.5L。近年来我国家治理环境污染、双碳环保的力度不断加大，对于燃油车的排放要求也越来越严格。现国家最新排放标准已经达到国6B级，国6B对非甲烷烃、一氧化碳、PM细颗粒物以及氮氧化合物的排放要求更严格。汽车尾气排放标准指的是废气中排出的CHx、CO、微粒和NHx等有害物质的含量。为了抑制这些有害物质的产生，要从多方面一起抓，比如提高燃油质量，加装涡轮增压器和尾气处理装置，并严格实行相关汽车排放标准。我国现行的国6B排放标准要求，尾气中CO2和CHx含量需降低50个百分点，NHx含量需降低42个百分点。可见国家对汽车油耗和排放限值是多么严格，所以对于各大汽车制造厂商来说，开发一种节能减排的燃油发动机迫在眉睫。
其实早在一百多年前，欧美科学家就在研发一种通过提高发动机进气来提高发动机效率的方法。有记录记载，德国工程师戈特利布戴姆勒在1885年就设计出一种通过压气机压缩发动机进气的方法，也就是机械增压的前身。但是机械增压的动力来源于发动机曲轴，即从曲轴抽取部分力来驱动压气机工作，这样会使发动机输出效率降低。为了保证发动机的输出功率，各国工程师又开始寻求利用发动机不需要的能量来推动压气机工作，发动机排出的废气就是最好的选择。19世纪初期，瑞士科学家阿尔弗德雷首次提出利用发动机废气来驱动压气机工作的理念，即废气涡轮增压技术的前身。受限于当时的工业水平，废气涡轮增压技术雏形花了二十多年时间才被真正研发出来。
相对于废气涡轮增压技术，机械增压早在二十世纪初期便开始商用化了。机械增压最早商用于德国大众和X通用公司旗下部分车型。而废气涡轮增压直到二十世纪六十年代才被X通用公司试用于旗下部分雪佛龙车型。随
着科技水平的飞速提升，涡轮增压技术也越来越成熟，到了二十世纪末期，我们几乎可以在各大机械领域见到涡轮增压器的身影，如工程机械、飞机及大型商用车等等。
进入到21世纪，汽轮增压技术以广泛应用于乘用车，减少油耗的同时又能保证可靠的动力性。随着科技的进步，人们开始对涡轮的性能以及尺寸大小进行进一步的优化，希望以获得更优的表现。
比如在研究其叶轮的强度和刚度的时候，目前常用的是流固耦合的仿真方法。改法是一种流体力学与固体力学交叉形成的一门力学学科，主要研究的是固体变形对流场的影响和可变形固体在流场作用下的影响。在有限元理论和数值分析法的印证下，依靠现代科学计算机技术，流固耦合分析在各大领域得到了广泛的应用。
在研究涡轮增压器流场时，经常会用到CFD方法。CFD即计算流体动力学，是一种理论依据为流体力学的基础方程，以计算机为数值计算工具，同时采用一些技术手段来解决流体力学中各式各样的复杂问题的离散化数值学科。随着计算机技术的进步，CFD已广泛应用于各大领域。
1.1.2研究意义
针对当前汽车市场，现大量需要的是匹配中小排量发动机的涡轮涡轮增压器。世界各国对中小排量发动机的定义都不同，我国对乘用车排量的分级还没一个明确的定义，一般把排量不大于2.5L定义为中小排量发动机。中小排量发动机具备很多优点，比如节能环保、减轻汽车整备重量、经济实用等等，这时就需要各大汽车厂商推出适用于中小排量汽车的涡轮增压器。
涡轮增压技术优点很多，具体如下几点：(1)涡轮增压技术通过提高发动机的进气量来提高发动机扭矩及升功率，研究表明，涡轮增压技术可以将发动机最大功率提高四成。(2)由于涡轮增压器结构简单，体积小巧，研发和生产成本低，这和优化提高自吸发动机相比，成本大大降低。
(3)在低转速时，涡轮增压发动机的排气压力小于涡轮阻力，增压器不工作，在这时，该发动机油耗和自然吸气发动机油耗差不多。随着转速的升高，涡轮介入，发动机油耗降低，所以和相同动力的发动机相比，涡轮增压发动机更加省油。
(4)涡轮增压技术可以降低尾气中CHX，NHX,CO以及微粒的含量，有利于环保。同时，相对自然吸气汽车来说，涡轮增压汽车的噪声也相对较低。
(5)在高原上工作时，涡轮增压可以给发动机带来更多的氧气，使进气管压力和海平面大气压保持平衡。自然吸气汽车就不一样了，其发动机功率会随着海拔的升高而降低。(6)通过涡轮增压器使发动机进气量大大增加，燃油能得到充分燃烧，汽车油耗得到相应降低。
本设计的主要工作是在研究和学习国内外相关文献的基础下，对天雁牌1.7L汽油机涡轮增压器进行基础设计，对进排气系统进行匹配设计。同时对增压器的涡轮级进行模拟流场分析、对叶轮进行流固耦合计算，校验本设计的涡轮增压器的可靠性。
1.2本设计国内外研究现状
1.2.1本设计国外研究现状
国外由瑞士工程师阿尔佛德J波西(Alfred Buchi)第一个提出涡轮增压概念，且在德国专利局的支持下申请下了相关专利，这就标志了涡轮增压技术的正式诞生。
虽然涡轮增压技术诞生的很早，但是直到1961年才被通用汽车公司尝试装备在其部分自产雪佛兰车型上。因为当时技术并不成熟，存在诸多的问题，所以没有得到大范围应用和很好的推广，某种意义上通用公司应该是第一个尝试在乘用车上使用涡轮增压技术的车企。伴随科学技术的飞速发展，1970年保时捷推出首款带有涡轮增压发动机的911车型，这标志着涡轮增压技术的正式商用，其911车型也作为经典传承至今。在涡轮增压技术的发展史上，可以说保时捷是第一个相对成熟的把涡轮增压技术应用于量产车上的。
由于保时捷属于高端品牌，无法普及到绝大多数人，涡轮增压器的市场很小。涡轮增压器的大量普及当属于瑞典SAAB萨博公司于1977年推出的SAAB99车型，但是受限于当时的工业技术水平，涡轮增压技术仅限于小型汽油机上。直到数年后，涡轮增压技术才被欧美的汽车厂商应用于大型柴油发动机上。
而在涡轮增压器上的研究，比如增压器内部流场的分析研究，国外早在1960年便开始利用计算机技术对增压器进行三元数值模拟计算了。到70年代，增压器的内部流场数值模拟开始流行。那时的科学工作者一般是根据准三维或二位建模来建立对应的数学模型，并利用理想气体来研究。A.Hamed研究了内通速度和蜗壳外形两个方面对涡轮内流场的影响。另外还在蜗壳壁面对涡轮内流场的影响进行了研究，并找出了扰乱涡轮内流场流动状态的原因，还对一款可变喷嘴涡轮做了二维硬性非粘动流场计算。
B.Lakshmin arayana和J.Luo两人在研究增压器流动影响因素时，将旋涡现象考虑进其中，利用N-S方程分析涡轮出口进行数值模拟。在数值模拟过程中分别选用分区κ-ε代数雷诺压力模型(ARSM)和低雷诺数κ-ε模型进行分析。而对于近壁处的流动则采用ARSM进行模拟[12]。
Fred mendonca采用STAER-CD软件对涡轮增压器流场进行研究。该软件中采用的是一套创新的划分网格方法，Fred mendonca利用该方法对涡轮机叶轮和增压器壳体进行网格划分。计算时釆用滑移网格，对涡轮增压器的计算模型进行瞬态研究。此研究结果相对真实的反映了增压器内部流场的流动状况，给后人的研究提供了重要的参考依据[12]。
在工程应用领域，著名的涡轮增压器生产商有康明斯、德国KKK、德国的MTU等。可变截面涡轮增压器由德国MTU公司发明，原理是在增压器结构内设计一种能移动的涡轮外壁，这种设计可以使蜗壳截面值根据涡轮转速实时调整。日本的三菱、英国的Holset、德国的KKK、X的Garrett等厂商均拥有自主品牌的可变截面涡轮增压器(VGT)
,斯堪尼亚与康明斯公司共同研制了混合涡轮动力系统。此外，康明斯公司率先采用电子集成技术，将增压器的信息传输到发动机电控单元，使增压器性能最优化。利用传感器可以测得进气的温度以及涡前的压力，它首先在VGT技术中得到发展[8]。
1.2.2本设计国内研究现状
在我国涡轮增压技术近10多年才广泛利用与乘用车，产于研究较多的有湖南大学、吉林大学、清华大学、北京理工大学以及湖南天雁机械厂。
东北大学张建建基于CFX软件对三种不同工况下的涡轮增压器的涡轮级流场做了数值模拟计算，其中对蜗壳流场域的壳中间截面的压力、速度的矢量分析图、速度、温度等参数进行了重点分析；还对叶轮流场域中的叶片速度、总压力、总温度、湍流动能以及流线分布图做了重点分析。在得到的结果中可以看出，涡轮增压器的轮级流动特性较好，涡轮对进入气体的加速效果有提升的空间，叶轮流道处和涡舌处的流动特性有待提高，总的来说叶轮和蜗壳的整体结构设计还不错，但部分地方有待提高。还基于Ansys workbench和CFX软件，对三种不同工况下的模拟流场计算出气动载荷、温度载荷，在综合了叶轮旋转所产生的离心力后，对叶轮做了耦合计算。分析计算结果得出，这三种不同工况下的涡轮叶轮等效最大应力均小于K418材料的屈服极限，满足设计要求；并且涡轮的总变形量也很小。在后续的优化设计中，基于对涡轮的流场分析。结构优化后涡轮的容积损失下降；流过叶轮和蜗壳的气体，温度降低、压力下降、速度明显提高；涡舌处的速度、温度、压力等参数畸变减小；叶轮处的总压力、总温度分布情况也得到明显改善；叶轮的总变形和等效应力都有所降低。证明该涡轮优化设计是有效的[8]。
华中科技大学白亚鹤对采用废气涡轮增压技术的1.5L自然进气发动机进行工作过程数值分析研究及匹配。本文主要是采用缸内直喷替换进气喷射，根据设计要求重新为该发动机设计排气系统且通过三维流动的数值模拟方式对新的排气系统进行分析评估。基于原1.5L自然吸气发动机，利用AVL-BOOST建模软件创建一个缸内直喷涡轮增压发动机模型。在新模型的基础上，通过绘制的增压器与发动机的联合运行曲线，对发动机和涡轮增压器进行了匹配研究及涡轮流通状况及增压器的效率进行分析论证。基于部分一维计算来分析排气管道压力的分布状况，给后文增压发动机的三维流动分析提供了边界条件。得到排气管道的重要结构参数，采用Proe对新的排气管道进行三维建模。基于Ansys Workbench软件中FIUENT模块自带网格划分工具完成排气管道的网格划分。将数值模拟结构设定到FLUENT模块中，分析不同缸排气下排气管道内流场情况，为设计的新排气管道模型提供仿真依据。最后还将该涡轮增压汽油机的匹配设计、工作过程仿真和试验结果进行对比，给研究直喷式涡轮增压汽油机的学者提供重要依据[16]。
1.3涡轮增压器及进排气匹配介绍
1.3.1涡轮增压器工作原理
发动机涡轮增压器工作原理是通过利用排出废气能量驱动压气机压缩发动机进气。在排气管有一个风叶片，进气管有一个风叶片，当发动机工作时产生废气，排气管的叶片转动，通过一条轴令到进气的叶片也转动从而增加进气压力，加大油门时排气也会随之曾加，进气都会随排气增加而增加。目前废气涡轮增压器技术已经全面成熟，除了在小型汽车上有应用外，还被广泛应用在发电机组、工程机械等动力设备中。研究表明，废气涡轮增压技术可以在不改变发动机整体结构的条件下，提高发动机30%左右的动力输出。
1.3.2涡轮增压器的零部件先进技术
(1)消音器
由于涡轮增压器工作时转子转速比较高，很容易产生噪音，从而给驾驶员以及乘客带来不适感。目前由一款新型消声器，其可以把噪音降低到人类可接受限度内，该消声器的工作原理是把消声叶片通过径向布置来最大限度的使废气流过，有利于降低排气温度，从而达到降低噪音的目的[15]。
(2)涡轮叶片
上一代主流涡轮叶片的固定方式是通过减振钢丝来实现的，该方法可以避免振动加剧，由于该种固定方式会增加发动机的排气阻力，对涡轮机的效率影响比较大。所以目前使用的新型涡轮叶片采用的是宽弦类叶片，在叶片的根部做了加厚处理，增加了叶片根部的强度，为了提高叶片的整体刚度。新型叶片都是把叶片和涡轮圆盘铸成一个整体，这样的固定方式可以替代减振钢丝，有利于减小排气阻力，相对于上一代叶片来说，涡轮机的效率有明显提高[15]。
(3)薄钢板涡轮壳体技术
随着汽车保有量越来越大，我国对汽车排放的标准也越来越严格，现在的汽车基本都要求装备尾气净化装置。为了保证净化装置的正常工作，现在的涡轮壳体一般都采用薄钢板来制作，因为其具备热惯性小、质量轻、排气系统吸收热量第等优良性能，可以更快的使净化装置的温度达到工作所需，有利于提高尾气净化效果[15]。
1.3.3涡轮增压器进排气匹配设计
因为汽油发动机气缸内的燃烧状态比较复杂，经涡轮增压器增压后很容易发生爆震。抑制爆震现象、控制汽油机的增压压力和减低汽油机的热负荷是涡轮增压器进排气匹配的难点。
发动机增压后，气缸的压缩上止点的气缸温度过高，混合气体可能发生自燃，也可能发生早燃现象，这二者是影响汽油机爆震的主要因素。抑制火焰传播的长度和降低压缩比是解决自燃和早燃的有效方法。下面介绍三种常规抑制发动机爆震的主要手段：
(1)对进气中冷
进气中冷技术可以使汽油机的进气温度得到有效降低，同时也降低了汽油机的热负荷，使发动机的进气密度有效提高。
(2)降低发动机的压缩比
图1.2压缩比和涡轮增压压力的关系图
由图1.2可以看出，无论有无中冷器，压缩比和增压压力都是成反比关系，即降低发动机的压缩比可以提高增压的压力。
(3)推迟点火提前角
推迟点火定时，一般是在爆震现象快发生时通过电控装置控制点火来实现，主要应用于高增压比的时候。但是推迟点火定时会使后燃现象加重，从而使得排气温度升高。所以解决排气温度过高也是涡轮增压后需要解决的主要问题，在小型汽油发动机上不宜使用推迟点火定时的方法。
以上三种方法对于控制增压发动机的爆震现象是十分有效的，但由于发动机的工况变化多样，由图1.2可以看出，改变增压压力对控制爆震现象很有效，所以在后续的研究工作中就必须对精确控制增压器的增压压力。现在控制增压压力的方式有很多，但考虑气流流量的原因，对于流动损失较大的节流控制方法一般不适用，目前主要采用以下两种方法：
(1)通过排气放气阀门来控制汽油机的增压压力。(2)应用VGT可变几何涡轮增压器增压技术。
2涡轮增压系统的组成与作用
发动机废气涡轮增压系统主要由涡轮增压器、压气机、中冷器进气管、中冷器排气管以及中冷器等组成。下面介绍本人认为的最主要的组成部件——涡轮增压器、中冷器以及压气机。
2.1涡轮增压器
涡轮增压器是发动机废气涡轮增压系统中最重要最为核心的部分，由于其外形与蜗牛背上的壳十分相似，故而取名为涡轮，如图1-1所示。涡轮增压器基本结构大致被分为：进气部分（进气端）、排气部分（排气端）以及让两个端口连接在一起的中间部分。其中进气部分的组件主要由压气机壳体、其进风口、其出风口以及其叶轮组成。排气部分的组件主要由涡轮壳体、其进风口、其出风口以及其叶轮组成。而使两个部分相连的中间部分，被称为轴承室，轴承室中只有一根涡轮轴。轴承室中的涡轮轴负责托起压气机叶轮、涡轮叶轮，并使两者相连接起来。涡轮增压器和空气压缩机的基本原理大致是一致的,对空气进行压缩，从而提高发动机的功效，和增加扭矩的输出。安装增压器后最大功率可以提高40%，甚至还可以增加更多。但是，在经过了涡轮增压之后，虽然空气的进气量得到了提升，但也会大幅的提升引擎在工作时的压力和工作温度。
图1-1涡轮增压器
2.2中冷器
在发动机废气涡轮增压系统中，通过涡轮增压机的增压，气体被高比例的压缩所产生的热量会十分的高，吸收热量后，根据一般物质热胀冷缩的原理，空气会发生膨胀的现象，使空气的密度下降，从而使最后参与发动机做功的空气的质量受损，同时也会使发动机温度过高，对发动机造成伤害。所以，为了使发动机能够持续稳定地输出扭矩，且保护引擎不受高温而损坏。所以，此时就需要在涡轮增压器增压后、注入气缸之前，对高温高压的空气进行有效地冷却。这时就需要一个散热器，即中冷器。中冷器，全称中间冷却器，顾名思义，其位置位于涡轮增压器之后，进气歧管之前。将高温高压的大气分散到很多细微的管路中去，管路中的常温气体不断流过，或是液体，不断进行循环，使高温高压的大气温度降低，从而使低温高压的大气参与到发动机中(约可以减少100 C)做功。中冷器又分为风冷式中冷器（图2-1）和水冷式中冷器（图2-2）。
2.3压气机
利用高速旋转的叶片对空气做功以提高空气压力的废气涡轮增压发动机中的部件，如图3-1所示，被称为压气机。压气机又有离心式、轴流式之分。离心式压气机是由导风轮、叶轮、扩压器等组成的离心式压气机。空气由进气管进入压气机，再经导风轮进入叶轮，导风轮随叶轮转动。在高速旋转的叶轮作用下，空气被离心力从叶轮中心甩到叶轮外缘，进行第一次增压，之后叶轮流出的空气进入扩压器后速度降低，进行第二次增压，最后压气机从出气管流出，最后进入气缸内做功。轴流式压气机，由两个部分组成：转子（也叫工作轮）和静子（也叫整流器）。为获得更高的增压比，获得更高的增压效果，一般采用如图的多级结构，由一排转子叶片和一排静子叶片组成一级。经过压气机内空气的多次逐级加压，密度、温度也随之逐级升高。
3涡轮增压系统工作原理
以领克05为例，介绍发动机废气涡轮增压系统的原理，以下有原理图。一、启动车辆后，首先，发动机进行自然进气进行做功。
二、发动机刚开始排出的废气，首先从排气总管被排出来，在进入三元催化转化器之前，发动机排出废气先流入涡轮增压器，将涡轮增压器的叶轮推着旋转起来。由此，就会带着与涡轮轴相连的另一端的压气机的叶轮同时转动。
三、外界的空气首先经过空气滤清器，压气机叶轮高速转动，压气机内部的空气又像是被抽真空一样，与外界形成了气压差，从而导致被空气滤清器过滤后的空气从发动机进气软管被强制吸入，并经叶片的旋转的多级压缩后，再进入中冷器进气管进行二次压缩。
四、空气从中冷器进气管进入中冷器后，使进入气缸内的空气在降低被压缩空气温度、增加密度、改善质量的同时，保证了发动机不会因为增压器增压下发动机不会发爆震，从而影响做功。
五、被压缩(并被冷却后)的空气再通过中冷器排气管，被排入节气门位置传感器进行检测后，再进入进气歧管，最后进入气缸参与做功。
六、在发动机排气行程结束后的废气从排气歧管排出，进入涡轮，再带动压气机叶轮，进行一次又一次循环
（除开步骤一），实现不断地增压，使发动机功率提高的同时保持稳定。
总而言之，发动机废气涡轮增压系统就是对发动机排出的废气的再利用。发动机废气推动涡轮工作,涡轮又推动压气机叶轮工作,然后流经中冷器，使之增压以及降温，最后进入气缸。发动机转速越快,涡轮转速也就越高,会有更多的空气被叶轮压缩进入气缸，发动机的输出功率和扭矩自然也就会越高。
4涡轮增压器的维护与使用
4.1涡轮增压器常见故障及维护方法
4.1.1增压器漏油故障
一、机油消耗大，排气颜色正常，但是动力性下降：原因：这种现象主要是由机油渗透造成的。
处理方法：
(1)检查发动机润滑系统的管路是否漏油。
(2)对涡轮增压器的废气排气口进行检查，如若发现机油，则是由于涡轮密封环破损造成的，我们需要更换新的密封环。
二、机油消耗大，排气中有蓝烟，汽车动力性没影响：
原因：这是由于增压器压气机端发生漏油，机油由发动机的进气管道进入燃烧室燃烧，主要有两种可能：(1)贴近压气机叶轮端的甩油环或密封环损坏，使得机油进到叶轮室，和增压后的空气混合后进入燃烧室。(2)涡轮增压器的回油管路堵塞，使得转子总成内部积留大量机油，机油顺着中间轴进入压气机叶轮室。处理方法：
(1)拆开发动机进气直管或压气机出气口，观察管壁、管口处是否残有机油。若这些部位有机油存在，则可能是油管路堵塞造成的，需对其进行检查。转子总成内部积留大量机油会对其造成堵塞，这时我们只要把回油管路疏通即可。
(2)如果回油管路畅通，则是由于贴近压气机叶轮端的甩油环或密封环损坏造成的，需要拆解增压器修复。三、机油消耗大，排气中有黑烟或蓝烟，汽车动力性下降：
原因：机油进入到燃烧室燃烧。(1)。空滤器滤芯堵塞或进气连接胶管变形，涡轮增压器在吸入空气的时候遇到很大的阻力，使得压气机进气端
压力降低，和压气机内形成压力差。机油被压进压气机壳体内，由增压空气通道进入燃烧室。(2)由于不正常磨损或使用年限太久，发动机气缸与活塞间间隙变大，机油进入燃烧室。
处理方法：
(1)如果空滤滤芯堵塞或者进气胶管变形，则需要对其进行更换。
(2)假若不是上述情况，则需要检查气缸与活塞间的间隙，若两者之间间隙过大，则需要对活塞进行更换维修。
图6.1增压器漏油现象
4.1.2增压器轴承损坏故障
轴承损坏会不仅会增加轴承损耗功，还会增加机油的消耗量，会出现冒黑烟现象，严重的时候还会使得增压器失效。
原因：
(1)增压器内润滑油流量和压力不足。a.由于转子总成的高速运转，润滑油未能及时供应；b.润滑油在涡轮增压器止推轴承和轴颈处供应不足；c.用于保持转子轴承和轴颈浮动状态的润滑液供应不足。(2)机油发生氧化变质。
a.冷却液漏到机油里面；b.选用的机油型号不匹配，没有按照使用说明按时更换机油；c.发动机温度过高，导致从缸壁和活塞之间流窜的燃气过多。(3)有泥沙、灰尘等杂物混入润滑系统。
处理方法：(1)检查润滑油流量和压力是否达标，若发现不足要及时修正。(2)按照使用说明书，按规定定期更换机油，并确保机油清洁。(3)做好发动机的冷却工作，尽量避免发动机在高温工况下工作。(4)检查润滑系统是否出现破漏，如若发现需要及时维修。
(5)检查机油中是否呈现油泥状，如若出现油泥状，则需要按规定更换机油滤清器和机油。
图6.2增压器轴承损坏
6.1.3增压器使用寿命缩短
(1)增压器启动不正确：
涡轮增压汽车在汽车起动后要怠速运行几分钟，保证浮动轴承得到润滑后涡轮增压器才能启动。(2)汽车熄火发生不正确：
汽车在停车后需要怠速运行几分钟才能熄火，以保证增压器得到充分降温。假若停车立即熄火，转子总成由于惯性还在高速旋转。汽车熄火后，机油压力降为零，导致转子总成温度急剧上升，会使机油在增压器内碳化，还可能造成浮动轴承过度磨损，甚至出现烧蚀。
(3)机油选用不合理：
由于涡轮增压发动机具有很大的机械负荷和热负荷，涡轮增压发动机的机油需具备优异的抗氧化和粘温特性，最好使用全合成优质机油。
(4)装配方式不正确：
涡轮增压器在装配之前，要在浮动轴承内加足机油，防止发动机在刚启动时机油不能及时送到浮动轴承，造成轴承的非正常磨损。
4.2涡轮增压器的保养和使用
涡轮增压器的保养方法主要有：涡轮常清洁、停车后不立即熄火、按时更换机油滤芯、使用匹配的机油等等。涡轮增压器实际上就是一款空气压缩机，其不仅可以提高发动机的动力性，还能提高燃油经济性。由于涡轮增压器的使用工况较恶劣，所以增压器日常维护保养就很重要，不然就会有明显的滞后性。其保养方法主要有以下几点：1.涡轮常清洁：对于增压器来说，机油的润滑能力将直接影响到其使用寿命，若机油润滑能力严重缺失，将会大大降低增压器的使用寿命，使其过早报废。所以要按时更换空滤器，并尽量保持增压器的清洁，防止空气中的灰尘进入到叶轮中。2.停车后不立即熄火：正常行驶的汽车在熄火后，会使得机油压力降为零，然而此时涡轮增压器还来不及将高温废气排出，加上高温的排气歧管传递过来的热量，就会使得增压器温度急剧上升，那些滞留在增压器内部的机油将会被高温蒸发成积碳。3.按时更换机油滤芯：涡轮增压器在高温下工作，机油的质量以及润滑效果至关重要。不仅要尽量使用厂家推荐的机油，还要按时更换机油滤芯。因为机油滤芯起到过滤机油中杂质的作用，若杂质混入机油，机油质量将大打折扣。4.使用匹配的机油：一般来说涡轮增压器推荐使用原厂匹配的机油，最好加用全合成类机油，且要根据增压器使用年限和发动机性能灵活制定机油的更换周期。严禁使用假冒伪劣机油，不然的话将会导致增压器严重结焦和非正常磨损，降低增压器的使用寿命。
4.3涡轮增压器压力的调节方式
由于低速时废气压力小于涡轮阻力，所以低转速时涡轮并没有介入。在低转速时使用涡轮增压器，不仅给发动机带来的收益很低，反而还会增压排气背压，增加排气过程所需的功。废气温度会发动机转速的升高而升高，增压器转速和增压压力也随之升高，容易导致涡轮增压器过载。增压压力上升还会导致和发动机热负荷超标。所以发动机增压压力需要一个装置来灵活调节，压力调节装置可以使增压器适应发动机各种工况。目前常用的压力调节方法主要有以下三种：
(1)采用旁通放气阀:
图6.3废气旁通阀工作原理图
涡轮增压器上采用的废气旁通阀有排气放气阀和进气放气阀两种。进气放气阀一般适用于前置增压方案。对于后置增压，若采用进气放气阀的话会将油气混合物排出，所以采用排气放气阀。传感器根据发动机工况，获得不同的电信号并传递回ECU，通过存储的增压压力脉谱图控制增压器输出对应的增压压力，并通过调节旁通放气阀开启的时间来调节排气旁通量，从而达到控制增压压力的目的。
(2)可变截面涡轮增压器：
可变截面技术是通过改变可变喷嘴的位置来改变涡轮机或压气机的有效流通截面积。当发动机低在转速工况时，将喷嘴的安转角度调小，在高转速工况下喷嘴角度开到最大，以此通过控制排气量来匹配发动机不同工况转速。
图6.4滑动可变喷嘴涡轮增压器(3)压气机进气口节流装置：
这种调节压力的方式就是在压气机进气口处装配一个节流阀，该节流阀起到降低压气机进气口处压力的作用。随着进气口处压力降低，压气机出气口处的压力也会随之下降，即起到调节增压压力的功用。
4.4章节小结
涡轮增压汽车相对自吸汽车来说，具备优异的动力性和燃油经济性。由于增压器结构精密，所以在日常使用要注意更多方面。
本章节提出了涡轮增压器一些常见的故障和检修方法，日常保养和使用需要注意的事项，以及三种调节增压压力的方法。主要是为了提高涡轮增压器的使用寿命，保证增压器的性能可以稳定输出。
5涡轮增压系统在大众速腾1.4t发动机的运用
大众汽车进军我国汽车市场的时间相对比较早，在我国改革开放后的1985年开始进入我国汽车市场。其属于我国改革开放后的第一批进入中国汽车市场的汽车企业，当时主要是以合资企业的身份进入到我国汽车市场，所以在某种程度上具有非常不错的品牌形象。其位置在上海西北郊安亭国际汽车城，在我国的发展已经有30多年，并且也见证了我国改革开放所获得战绩。在投资方面上海大众和德国大众各占50%，在前期的时候我国汽车市场相对比较落后，所以刚开始时上海大众的注册资本只有1.6亿元，随着我国汽车市场的发展，上海大众加大资金的投资，现在注册资本已经达到78亿元。同时上海大众所属的位置比较好，其能够辐射上海和南京两大城市，有利于上海大众的生产与营销。作为我国国内领导品牌的上海大众，其抓住我国改革开放的机会，在国内的汽车市场中占有很大的名气，并且在多方面获得卓越的成就，其中连续九年被评为“全国十佳合资企业”的称号。特别在中端轿车上，上海大众的销量非常火爆。为了扩大上海大众在我国的汽车市场中的名气，该企业不断地研发出产品精良、个性突出的多款车型，以满足我国现阶段的汽车市场需求。上海大众在汽车本土化方面的设计与制造表现出色，吸引了我国大部分的消费者。
提到上海大众在国内市场的流行车型就不得不提起在中国风靡了多年的大众捷达系列车型。
而提到捷达系列车型就不得不提到另外一款叫做高尔夫的车型，高尔夫严格来说是一个代替甲壳虫的一个车型，在当时取得了空前的成功。但是大众汽车发现像高尔夫那种掀背车，对于很多喜欢三厢车的人来说，的确是难以接受，所以说在此基础上面加了一个尾巴，这就演变成为了捷达。
捷达的第一代产品叫做MK1,MK1从1979年一直生产到1984年。MK1用的是大众的A1平台,无独有偶，另一款在A2平台上面的车型——MK2则跟中国有很大的渊源。通俗来说MK2也就是以前我们常说的平头捷达，他是从1984年生产至1992年，然而中国正式开始生产MK2则是从1991年。从这个时间段来看，大众捷达车型来到中国的时候已经是一款经过时间考验的成熟车型了。
此外在中国畅销的捷达车型，除了方头捷达之外又有一些延伸的车型，其中一个就是捷达王。捷达王拥有1.6 L20气门的发动机，也就是单缸五气门的发动机。在那个时候对于发动机而言，大部分的发动机都是一缸两气门的发动机，对比同时期的日本厂商而言，也是仅仅从两气门发动机发展到了四气门发动机，大众的五气门发动机，在当时就代表了汽车行业的顶端技术水平。后来一直到宝来的时候都是用的1.8T5气门发动机，但是随着汽车行业日新月异的发展，后来因为5气门发动机过于复杂，且成本太高，逐渐不被继续采用。
第3代捷达在中国并没有出现，第4代捷达也就是捷达的A4平台，也就是大众宝来，对于宝来而言，2000左右被称为驾驶者之躯是最强的紧凑级的车型。1.8T有手动有自动，手动是5速手动，自动是4速自动，当时售价是21万9800，宝来在欧洲市场，从1999年生产到2006年，在中国地区则是从2001年开始一直到至今。
第5代捷达就是A5，在大众捷达第五代，捷达系列车型在中国又有了个响亮的叫做名字速腾。墨西哥和哥伦比亚用宝来，阿根廷智利用的是Vento这个名字，中国用速腾这个名字，第6代捷达在中国是从2012年生产一直生产到了2019年，名字依然采用速腾。速腾作为大众汽车倾力打造的第一款车型，速腾汽车凭借其轻松的操纵性能，满足了购车者获得愉悦驾驶体验的需求，其车内嵌入了多种时尚元素，满足购车者对美的向往的需求。但在动力输出方面，1.4T排量的速腾只能输出150Ps的最大马力和250Nm的最大扭矩，对比其他车型，动力系统明显是速腾的一个短板。但一分价钱一分货，总体来说速腾的性价比还是可以的，是一个值得去买的车型。
涡轮增压器在20世纪初期面向世界,内燃机技术的繁荣发展离不开涡轮增压器的应用。在他发展前期,涡轮增压器发展重心并不是在汽车发动机上，而是在船用发动机上开展实验。例如,在1925年MAN公司在海上成功进行了船用柴油机涡轮增压的实验。在20世纪70年代涡轮增压器被不断推广,这也主要得益于小型径流式涡轮增压器的几种优点，其中包括优越的性能、低廉的成本以及牢靠的结构。自那以后,涡轮增压器技术的发展便一日千里。涡轮增压技术也随之被称为内燃机发展史上的第二个里程碑。随着现在空气质量的不断下降,XX对排放标准做出调整，消费者对发动机的排放性能也逐渐开始重视起来，因此涡轮增压器的使用范围不断被扩大,涡轮增压产品也在不断地推出新款，涡轮增压技术的发展日益完善了起来。
之所以涡轮增压器在车用发动机领域得到非常广泛的应用，是因为其能够使车用发动机同时获得动力性、经济性、排放性等多方面综合性能的提升。涡轮增压器首先在车用柴油发动机上获得了广泛的应用,这是由于柴油机采用缸内直喷的供油方式,同时不存在爆震等问题,所以在柴油机上实现涡轮增压相对容易。此外,柴油机能够承受很高的增压压力(增压比可以达到5.0以上),柴油机在使用涡轮增压技术后其功率可以得到大幅度的提升,使其功率翻倍甚至更多,在车用柴油机领域,基本上已经形成“无机不增压”的局面,涡轮增压器逐渐成为柴油机的标准配置,并且随着驾乘、排放、油耗等性能指标要求越来越严格,又发展出各种不同结构、不同型式的新型涡轮增压器或涡轮增压系统。
由于汽油机与柴油机的不同，汽油机无法承受更强的缸内爆震燃烧以及更高的排气温度，需要降低发动机压缩比，减小点火提前角，还需通过中冷器降低发动机热量，所以在汽油机上涡轮增压器的应用受到一定的制约。如今，随着缸体材料性能的不断增强，以及高压共轨，全铝缸体，可变升程气门集成排气技术的大面积应用，越来越多的汽油机采用涡轮增压技术。涡轮增压技术开始进入轿车汽油机领域，并且这项技术被各大厂商争相引用。
5.1大众速腾1.4t发动机涡轮增压系统结构
如图2.1所示为废气涡轮增压系统的结构与工作原理。该系统主要有废气涡轮增压器（动力涡轮、增压涡轮）、膜片式控制阀、废气旁通阀和中冷器等组成。
图2.1废气涡轮增压系统的结构与工作原理
（1）废气涡轮增压器
废气涡轮增压器在废气涡轮增压系统中有着至关重要的作用，他的结构由3部分构成，分别为动力涡轮、增压涡轮及中间体，如图2.2所示。动力涡轮的结构由涡壳、涡轮机叶轮和出气道等组成；增压涡轮由涡壳、增压叶轮和进气道等组成。涡轮机叶轮和增压叶轮同轴连接。
图2.2废气涡轮增压器
在径流式动力涡轮中，发动机排出的气流会通过具有特定的形状的喷管进入其中。排气流过喷管时降压、降温、增速、膨胀，其压力能转变为动能，推动动力涡轮旋转，并带动增压器轴和增压涡轮一起旋转。空气经进气道进入增压涡轮。离心式增压涡轮旋转时，空气在离心力的作用下，沿着增压涡轮片流向叶轮周边。在进入扩压管的时候空气的温度、压力以及流速这三种属性都会有显著的增加。在这一工作行程中由于空气在使用了渐括型流道形状的扩压管当中流动时会使压力进行增加并且会使速度进行延缓，所以其绝大部分的动能会转变为压力能，并且空气的温度也会有明显的升高。
废气涡轮增压器工作时最高转速可达250 000r/min，因此，它的平衡和润滑非常重要。叶轮在工作时高速旋转，轴和轴承需要冷却和润滑。在轴承座和轴之间会生成具有双层结构的油膜，这是因为在汽车行业中绝大部分的涡轮增压器都是使用了浮动轴承，因此涡轮增压器在轴承座和轴承中间会产生间隙，这就是产生双层结构的油膜的原因。为了让动力涡轮涡壳或者是增压涡轮中不进入机油，在汽车行业中我们一般采用把油封装在增压器的轴上来防止这一类问题。在增压器进行工作的行程的时候，机油会通过进油口进入，使冷却增压器的轴承和轴都得到充分的润滑，然后再通过出油口重新进入油底壳里。此外还有整体式的推力轴承是被设置在增压涡轮的一侧，这样是为了能够良好的承受住在增压器进行工作行程的时候所产生的轴向推力。最后还有水套被放置在增压器的中间体的动力涡轮一侧，这是因为水管会和在发动机中的冷却系统相连，以此来降低燃油机增压器的热负荷，达到解决燃油机增压器热负荷过大的问题。
（2）中冷器
我们知道空气在进入气缸前要求其增加密度、提高发动机功率、使爆燃尽可能的减少、使油耗和热负荷也尽可能的减少。为了达到这一目的，因此在汽车行业内普遍会使用中冷器来降低进入气缸前的空气温度。
（3）膜片式控制阀
如图2.3所示，在右侧作用弹簧上，为了使空气提升压力，需要调节电磁阀，让其开通来增加膜片左侧的增压压力。在膜片被弹簧施加一个作用力，膜片向左进行移动的时候，会使联动杆同时被带动，从而使排气旁通阀阀门达到关闭的状态，在这种状态的时候代表着增压的压力是降低的；在膜片被弹簧施加一个作用力，膜片向右进行移动的时候，排气管会直接进入少部分的排气，在这种情况下，排气旁通阀会被联动杆施加一个作用力从而处于打开的状态，这就达到了使压力处于一个增压的状态，并且会使涡轮机转速很大程度上降低。
图2.3膜片式控制阀工作原理（a）工作原理（b）安装位置
（4）增压压力调节电磁阀
如图2.4所示，低压空气端在与膜片式控制阀的左室进行连接的工作进程的时候，这种状态下电磁阀处于断开电流的工作状态；高压空气端在与膜片式控制阀的左室进行连接的工作进程的时候，这种状态下电磁阀处于连接电流的工作状态。从上面的电磁阀的工作原理看，这种增压压力调节电磁阀是一种二位三通阀。
图2.4增压压力调节电磁阀
5.2大众速腾1.4t发动机涡轮增压系统的控制原理
涡轮增压器的工作原理：发动机的废气排出后，推动涡轮增压器的涡轮进行旋转，旋转的涡轮带动增压叶轮，对发动机的进气进行增压，进气由空滤过滤后到达增压叶轮，通过增压叶轮后，输送到节气门前端，从而进入到发动机，这就是涡轮增压器的基本增压过程。
采用涡轮增压技术后，由于平均有效压力增加，发动机也较容易产生爆燃，热负荷偏高，易使发动机功率下降，甚至造成机件损坏。同时，由于进气歧管内空气密度增加，被压缩的空气温度随之增高，气缸内过高的空气温度使发动机爆燃倾向增大。为了限制发动机的热负荷，防止发动机发生爆燃现象，发动机在不同转速、工况下必须保证最佳增压条件，对增压压力一定要有严格的把控。
增压控制系统的作用就是根据发动机的运行工况变化，通过合理调节增压压力，进一步优化发动机的动力性、经济性以及排放性。目前，控制增压压力的方法很多，使用广泛而有效的是调节进入动力涡轮室的废气。
当排气歧管中排出的废气进入涡轮增压器后，进气压力增加，之后又随动力涡轮排出；随着发动机转速的不断提高以及节气门开度的逐渐增加，动力涡轮转速随之加快，同轴的增压涡轮的转速被带动提升，进气增压压力不断增大。如果放气阀被打开，通过动力涡轮的废气数量和气压就会减小，动力涡轮的转速也随之降低，增压涡轮产生的进气增压压力就会减小。从中可以知道，只要通过废气旁通阀门，改变废气通路走向，使废气进入动力涡轮室或者经旁路排出，就可以对增压压力有着非常良好的控制。通常，放气阀由膜片式放气控制阀控制，而放气控制阀则由ECU通过增压电磁阀进行控制。
电子控制式废气涡轮增压系统如图2.5所示，其ECU可以通过使增压压力调节电磁阀通断电来控制膜片式控制阀，使膜片式控制阀的膜片室连接到进气歧管，从而相应地得到低或高的控制压力，以控制废气旁通阀的开关。
图2.5电子控制式废气涡轮增压系统
发动机增压压力特性图的有关数据被存储在ECU中。当发动机转速发生变化时，增压压力理论值也随之变化。当发动机运转时，ECU凭借增压压力等传感器输入的信号，可以将当时的实际进气增压压力确定下来，然后把存储理论值与实际增压压力进行比较。若实际值与理论值不相符合，ECU则通过输出控制信号，控制增压压力控制电磁阀，改变来自于膜片式控制阀上的压力，控制废气旁通阀阀门的开关。当实际进气压力比理论值低的时候，废气旁通阀关闭阀门；当实际进气压力比理论值高的时候，废气旁通阀打开阀门。
在实际控制中，为了获得较好的控制效果，大多数采用调节点火正时和调节增压压力相结合的办法。因为单一地降低增压压力会引起发动机运行性能降低；另外，由于采用涡轮增压后，发动机排气温度较高，所以不适宜单独采用调节点火正时的办法来控制爆燃，否则，温度的增高对高温排气驱动的涡轮有不利影响。因此，两种方法并用是首选模式。通常是，当ECU根据传感器输入的信号判断出发动机发生爆燃时，它既推迟点火提前角，又平行地降低增压压力。当这两方面调节使爆燃消失时，再通过点火正时调节装置将点火提前角调节至最佳，从而保证发动机输出最大功率。当点火提前角达到最佳值时，再慢慢增加空气来增加压力。
5.3发动机涡轮增压系统常见故障和解决方法
5.3.1涡轮增压器漏油故障
现象一：机油在短时间内被大量的消耗，但发动机排出的废气的颜色却很正常，而且发动机动力并没有出现降低的现象。
原因：一般来说这种情况都是机油渗漏所造成的。
解决方法：第一步检查发动机润滑系统中的外部油管是否出现漏油现象，第二步再检查增压器废气排出口是否存在机油，要是有机油泄露现象，那么就可以推断是涡轮一端的密封环的气密性出现问题，只要将密封环更换成新的就可以解决问题了。
现象二：发动机排出的废气的颜色是蓝色的，发动机动力并没有出现降低的现象，但是发动机的机油消耗量却非常的大。
原因：增压器漏油导致机油进入燃烧室被点燃。出现这种现象的主要原因包括有：增压器回油管不畅通，机油在转子总成的中间支撑出现积留过多的现象。
解决方法：首先把压气机的出气口以及发动机的进气直管打开。观察增压器回油管内是否存在淤积堵塞现象，如果发现堵塞，究其原因就是因为积油过多所造成的，应将回油管内部进行清洗疏通，最后一步进行装复。要是检查结果是没有问题，那么可能是由于叶轮一端的密封环出现了损坏，因此将密封环进行更换即可。对于不严重的可以进行解体增压器来完成修复。
图3.1增压器漏油表现
现象三：发动机动力性能开始下降，机油泄露严重，排气烟色显示为黑烟或者蓝烟。
原因：因为增压器吸入大量空气，使得进气胶管内部受到空气流动时造成的阻力，导致进气胶管发生变形现象。由于气缸和活塞之间的磨损过于严重，导致机油进入燃烧室被引燃。压气机的进气口压力相对较低，使得压气机内部存在机油渗漏的现象，机油与压缩空气一起进入燃烧室被引燃。
解决方法：首先检查是否有机油依附在进气直软管壁内，接着检查有无受到挤压现象，使得气流受阻后出现相应的堵塞现象。要是机油出现在管壁内，想要完美解决问题，就必须及时清洗或者直接更换空气滤芯。
5.3.2涡轮增压器有金属摩擦声
表现：增压器出现异响现象，发动机的动力性能显著下降，排气烟色显示为黑烟。
原因：要是存在金属摩擦声音，那么极有可能是因为增压器转子轴承方面受到了较多的磨损，这将会使得叶轮和增压器壳互相摩擦，由于这些摩擦存在，所以产生了金属摩擦声。
解决方法：对磨损情况进行检查，要是严重的对其损坏件做出修复，必要时进行更换。
图3.2增压器金属摩擦实例
5.3.3涡轮增压器轴承损坏故障
表现：排气烟色显示为黑烟，发动机的运动性能大幅度下降，机油消耗过高，严重时增压器直接瘫痪不工作
原因：润滑油压力和流量方面出现不足的现象，当增压器在高速运转时，润滑油没能做到按时供给。还有一种可能，例如杂物和灰尘进入润滑系统中，导致堵塞，使增压器轴颈和止推轴承的润滑油供应不足。另外还有可能是机油变质，而没有及时更换机油。
解决方法：拆开涡轮增压器进行清洗，并更换相应零件，检查润滑油压力是否正常，检查机油是否符合要求，检查增压器回油管是否堵塞，当发现机油成油泥状时，及时更换机油机滤，只有这样才能有效的排除增压器的故障。
图3.3增压器轴承损坏实例
5.3.4涡轮增压器振动剧烈且有噪声故障
表现：增压器剧烈振动，伴随着巨大的噪声，机油消耗过于严重，发动机的动力性能急剧下降。
原因：造成这样的原因可能是由于增压器中的转子轴出现了一些严重的磨损现象，由于这些现象从而引起了这些情况的产生。当转子轴磨损严重的时候，这将会造成轴承之间出现较大的间隙，这时候会产生一些震动现象，究其原因可能是涡轮和泵轮损坏所造成的，由于这些零件上的损坏从而产生了较大的噪音。
解决方法：检查涡轮和泵轮是否正常，要是不正常需要对其进行维修，严重的就将其更换掉。
5.3.5压力机喘振故障
现象：发动机功率出现下降，压力机喘振。
原因：出现这样的现象会使得增压器无法向气缸输送符合发动机运行要求的空气量，进而就会出现波动现象，然后在压气机工作的时候明显的出现乏力的情况，并且会出现异响。这样就会造成发动机工作不稳定，并且还会造成功率出现下降的情况，而且其排气方面也会出现冒烟的现象。
处理方法：进行维修的时候首先要对进气系统进行检查，因为当进气系统发生堵塞时，会出现这样的故障，如果没有发现堵塞现象，此时就需要对其空气滤清器芯片进行检查，主要看其是否存在着严重阻塞的情况，还有就是需要对其进气管内部进行检查，主要看其是否存在着油污太多而导致出现的堵塞现象。在检查的时候，如果发现进气管发生堵塞，此时就应该清洗堵塞部位，必要的时候把损坏的零部件直接更换。
5.4发动机涡轮增压系统工作不良的原因及检修
5.4.1发动机涡轮增压系统工作不良的原因
废气涡轮增压系统工作不良时，汽车会出现异响、加速无力、油耗上升、排气管冒黑烟、烧机油等异常现象，其主要原因有控制电路故障和气路故障两个方面。废气涡轮增压系统控制电路故障包括电磁阀故障、发动机ECU故障、传感器信号不良等；气路故障包括废气涡轮增压器漏油、异响或卡滞，膜片执行器损坏或调节异常等。
5.4.2发动机涡轮增压系统的检修
上海大众速腾1.4T发动机安装的废气涡轮增压系统如图4.1所示。它包括发动机控制模块J220、增压压力传感器G31、增压压力调节电磁阀N75、涡轮增压器换气电磁阀N249等。其控制电路如图4.2所示。
图4.1 1.4T废气涡轮增压系统图4.2 1.4T涡轮增压系统的控制电路
（1）基本检查
①检查废气涡轮增压器的涡轮壳，应无因过热、咬合、变形或其他损伤而产生的裂纹，否则应更换废气涡轮增压器。
②对涡轮油孔进行仔细的排查检验，不能出现堵塞或者淤积的故障现象。
③对废气涡轮增压装置的回油管及进油管进行仔细的排查检验，不能出现挤压、堵住、形状改变或者是其他的毁损现象。
④对废气涡轮增压器进行仔细的排查检验，机油不能出现泄露现象。
⑤仔细排查检验处于进气歧管以及制动助力器中间的单向阀、处于废气涡轮增压器前半部分的进气软管和活性炭罐的中间部分的活性炭罐单向阀，是否安装无误，注意在导通方向应该有箭头进行指示。
⑥对全部的管路状态进行仔细的排查检验，不能出现连接松动以及老化和泄露等等的问题。
（2）增压压力的检测
用故障诊断仪和涡轮增压器检测仪进行增压压力的检测，当发动机转速为2500r/min时，检测值应为1.6~1.7bar(160~170kPa)。增压压力调节电磁阀N75的检修
①从增压压力调节电磁阀N75上拆下软管，接上辅助软管，起动执行元件诊断，并接通N75，电磁阀发出“味嗦”声响。
②拔下电磁阀的导线插接器，测量电磁阀两端子之间的电阻，应为25~35。
③将数字万用表串联在搭铁及触点“1”之间，使起动机短时工作，其电压规定值为12V左右。
（3）增压压力传感器G31的检修
①在需要排查检验增压压力传感器的供电电压的时候，故障诊断仪会出现与增压压力传感器有关系的故障码，如果在故障诊断仪没有出现和增压压力传感器相关的故障码的时候，则无需先排查检验增压压力传感器的供电电压。
②在使用万用表排查检测增压压力传感器导线的插头进行供电工作的三号端子与进行接地工作的一号端子中间的电压的时候需要在增压压力传感器之上取下导线插头并且需要打开点火的开关，在这种情况下，电压的数值应该大概是5V。要是出现供电电压没有满足5V的要求，这种情况下，就应该对增压压力传感器进行排查检验，看看它是不是出现了短路的现象或者是出现了断路的现象；此外，要是供电电压满足5V的要求，那么就对增压压力传感器的信号电压进行仔细的排查检验。
③在使用万用表排查检验增压压力传感器导线的插头，进行发出信号工作的四号端子和进行接地工作的一号端子中间的信号电压的时候需要在增压压力传感器上插上导线插头。此外还要注意一点的是，如果电压值大概在1.9V的时候，那么发动机是处于进行怠速运转的工作工况；如果电压值大概在2.0~3.0V的时候，那么发动机是处于急加速的工作工况。此外，要是线路各项数值都符合正常标准，那么就说明是增压压力传感器故障，对增压压力传感器进行更换。
④为了检查增压压力调节单元的推杆是不是出现卡住滞涩的状态，判断其是否可以以正常的工作状态进行移
动。这个时候需要让发动机以5000r/min的高速工作状态下进行快速的运转，为了达到这种快速运转的工作状态，我们可以对加速踏板进行快速的踩踏，并且进行这一操作的前提是使发动机处于怠速运转5min的之后再进行这一系列操作。
5.5大众速腾发动机涡轮增压系统故障实例
5.5.1故障实例一
故障现象：故障车辆为一辆大众速腾1.4T轿车，该车配置了型号为EA211的发动机，这款发动机装配了涡轮增压系统。该车的车主在行驶过程中，发现当车速小于80km/h时，车辆可以正常进行加速工况；但是一旦车速到达80km
/h，踩下油门踏板，就出现了加速无力的现象。该车在来进行维修时已经行驶了21.4万km。
故障诊断与排除：第一步，先使用V.A.G1552故障诊断仪对该车的故障进行排查检验，点击进入发动机控制单元，读取数据流后发现有多个故障码存在。接着清除故障码，再次读取数据流，发现一个故障码17956，这故障码的含义是：增压压力限制电磁阀N75断路。继续读取数据流，观察发动机怠速时的数据，得到结果：发动机转速为800r/min，喷油脉宽为2.5ms，进气量为3.1g/s，冷却液温度是93度。与维修手册进行对比，发现该车的各项数据均为正常。
将N75导线插头拔下，将万用表调节到欧姆档，检测到N75的电阻为30.2Ω，接着与正常电阻值进行比较，发现电阻显示正常；然后起动发动机，将万用表调节到电压档，对绿/黄色导线上的电压进行检测，发现检测结果为14V，与正常电压进行比较，发现电压也显示正常；继续对黄/白色导线上的电压进行检测，测得结果为OV，发现结果与正常值不同，电压出现异常。由此推断N75的线路存在断路的可能。仔细观察N75的线路，察觉黄/白色导线在N75导线插头根部发生折断现象，而N75导线插头表面的绝缘体没有受到破坏的迹象，故障位置非常隐秘。将折断的黄/白色导线进行连接，连接好后开始试车。可清除故障码17956，在车速达到80km/h后可以继续正常进行加速，加速能力恢复正常，故障因此得到排除。
故障原因分析：如图5.1所示例，增压压力限制电磁阀N75上有3个管口（A、B、C），通过橡胶软管分别与增压器压气机出口，增压压力调节单元及压气机入口相连接。发动机ECU根据需要以占空比形式给增压压力限制电磁阀通电，使加在增压压力调节单元膜片阀上的压力减小。废气旁通阀开度减小，增压压力提高，占空比越大增压压力也越高。
图5.1增压压力限制电磁阀N75的检测
该车在行驶过程中将车速提升到80km/h，踩下油门继续进行加速，发现增压压力限制电磁阀N75因为线路故障无法进行工作，低压通气端与其他两个端口无法连结，无法下降施加在增压压力调节单元膜片阀上的压力，一些废气不能通过涡轮直接排出，没有办法继续提升增压压力，废气旁通阀开度减小不了，车辆加速时没有动力。
5.5.2故障实例二
故障现象：一辆大众速腾1.4T轿车，配置EA211发动机，处于磨合期，还从未在大负荷工况下运行过，行驶了3000km后，该车的车主发现他的车辆只能以130km/h的车速进行运转，不能加速超过130km/h。
故障诊断与排除：第一步，先使用V.A.G1552故障诊断仪对故障进行排查检测，发现并没有故障码储存。检查燃油压力及点火系统，均正常。用故障诊断仪读取01-08-115数据块，急加速(节气门开度100%、负荷70%)时发现他的实际增压压力比正常的目标值1500mbar低了非常多，仅仅只有930mbar。通过这一现象我们可以知道故障车辆的进气量比正常进气量要低，同时可以判断该车的动力性肯定非常差。
在车辆进行原地的快速加速工作的时候，如果发现车辆的进气压力比一个大气压高，那么就是车辆的涡轮增压器在进行工作，并且起到了其本身的作用。这种情况下，我们把手放置在安装在节气门前的进气软管上，握住进气软管是可以清晰的感受到软管出现了膨胀的现象。但是此时我们却明显感到软管并没有出现膨胀的情况，反而在车辆加速时产生了收缩的工作情况。这种情况下，代表着涡轮增压器并没有参与整车的工作运转，为了进一步排查检测故障车辆，我们可以把内窥镜的探头在进气软管的部分插入，这是可以清晰的看见压气机叶轮在车辆进行急加速的工作运转下却并不转动，这时我们选择把涡轮机拆卸下来，拆卸下来的涡轮机完全卡死。因此我们对涡轮增压器进行了更换，更换完成之后再次进行试车操作，这一次我们可以发现，发动机的转速达到了4000r/min，同时车速能够增加到140km/h的车速，且能明显的感受到加速性能非常的优越。以上的一系列操作是为了可以仔细检测排查车辆的实际增压情况。经过以上的操作可以确认故障已经被全部排出。
故障原因分析：在判断增压系统是不是存在故障问题的时候，我们一般需要使用两种最为基础的办法：其中第一个操作办法是看01-08-115排查检验在第三和第四两个区域的增压值是不是数据相同。如果目标数值过多，远远大于实际的数值，且大于部分超过了200mbar，那么这代表着车辆的增压系统的增压能力不足，且说明排气系统或者是增压系统存在故障。第二种可以使用的基础故障检测方法是把手放置在进气软管上，用手握住进气软管，同时使车辆处于急加速的运转工况下，这时，如果能够明显的感觉进气软管内部压力大大的增强，这说明车辆在进行急加速的运转工况下，车辆的增压系统的内部压力大大增强，这代表着车辆的增压系统处于正常的工作运转中。反之，是把手放置在进气软管上，用手握住进气软管，同时使车辆处于急加速的运转工况下，如果不能明显的感觉进气软管内部压力大大的增强，这说明车辆在进行急加速的运转工况下，车辆的增压系统的内部压力没有增强，这种情况代表着车辆的涡轮增压器没有进行正常的故障运转，也就是涡轮增压器出现了故障。
近年来，发动机涡轮增压技术已经是汽油机发展趋势之一。过去的涡轮增压技术多数是应用在柴油机上，现在越来越多的汽油机也开始采用这项技术。由于现在环境日益恶化，汽车尾气排放有着不可推卸的责任，涡轮增压技术在这方面上能做到就是保证尾气的排放污染量要小于其他汽车。因为在涡轮增压系统中，涡轮增压器一旦处于高速运行的工作工况下，会产生极高的温度，所以为了使涡轮增压器更加稳定，更加高效率的进行工作，我们就需要使他获得良好的润滑，无独有偶，定期保养涡轮增压器更是重中之重，常常发现涡轮增压器会出现大量的燃烧耗损机油的情况，这是因为进气管和涡轮增压器中间的油封密封性产生了故障问题从而导致涡轮增压器出现损毁，调查发现此问题的出现是因为大部分车主没有及时更换机油，我们推荐涡轮增压发动机应采用耐高温的优质机油，并且时刻注意涡轮的清洁，做到定期检查，及时维修。
总结
在我国双碳节能环保的大环境下，提高汽车燃油经济性，降低尾气排放已经是当下和未来的主要工作任务。燃油车作为现汽车保有量中占比最大的部分，虽然现在有越来越多的燃油车替代品出现，比如混动汽车、电车、天然气动力车以及正在研发的氢能源汽车，但是燃油车短期内不会被市场淘汰。涡轮增压技术作为提高汽车燃油经济性、降低尾气排放的关键技术之一，目前市场大量需要的是中小排量涡轮增压器。发动机排出的尾气具有很高的能量，废气涡轮增压器可以利用尾气中的能量来对发动机的进气进行增压。废气涡轮增压器主要由压气机的涡轮机两部分组成，发动机排出的尾气通过排气管道进入到涡轮机内，驱动涡轮高速旋转，然后又通过转子总成带动压气机叶片高速转动，把动能转换成吸入空气的压力势能，提高了发动机进气的压力，达到增压的目的。
本设计旨在设计一款天雁牌1.7T涡轮增压器及其进排气系统，在查阅国内外相关研究报告及论文以及指导老师的指导下，通过完整的设计计算，和实际情况进行多次校核才完成了设计任务。本设计先是对增压器各个部件的型号进行了选定，再对压气机和涡轮机叶片进行结果计算，利用计算结果通过Proe进行三维建模，然后利用Ansys Workbench对压气机叶轮进行有限元仿真分析，分析结果表示设计的压气机叶片是可靠的。基于涡轮增压器的设计尺寸，对进排气系统进行了匹配研究。最后提出一些涡轮增压器常见故障、检修方法和日常使用注意事项。
参考文献
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