增压器是一种通过加压将空气压缩后供给发动机的设备，本文主要对涡轮增压器及其系统中相关阀（废气旁通阀和防喘振阀）的一些内容进行简单介绍。
一、概述
随着发动机性能的提高，越来越多的发动机采用增压器技术来提高性能，通过增压器将空气进行压缩后进入发动机，可以大幅提高发动机的输出功率和扭矩，同时可以改善经济性和排放。
目前市场上常见的增压器主要包括机械增压器和涡轮增压器。机械增压器通过曲轴的转动进行驱动，将空气压缩后送入发动机中，其响应速度快，但在低转速时输出较差，现在应用较少；涡轮增压器是利用排气来推动涡轮转动，进而带动压气机压缩空气进入发动机，效率更高，当前应用更加广泛。
涡轮增压器的基本结构包括压气机壳体（压壳）、涡轮机壳体（蜗壳）、中间体等，在包含增压器的系统中还包含废气旁通阀、防喘振阀等部件。
二、涡轮增压器构造及原理
废气涡轮增压器的基本结构如图1所示。
其中，涡轮机与发动机排气歧管连接，其对应的壳体即为蜗壳；压气机与发动机进气部分相连，其对应的壳体为压壳。将中间体剖开后如图2所示。
在中间体上设计有润滑油道和冷却油道，机油通过进出油口完成循环；压气机的叶轮和涡轮机的叶轮同轴相连；止推轴承承受增压器工作时产生的轴向推力，阻止转子产生轴向位移；浮动轴承在工作状态下中间的间隙会形成油膜。
此外，增压器轴端部还有密封套，具有封气和封油的双重作用。如果机油从压气机端泄漏，会通过中冷器进入发动机气缸；从涡轮机端泄漏则会直接被高温烧掉，这就是所谓的“涡轮增压器烧机油”现象。
涡轮增压器的工作原理可简述如下：发动机工作时，通过排气歧管排出的携带着高温高压的废气经过涡轮，推动涡轮机叶轮旋转，同轴相连的压气机叶轮也会随之高速旋转，从而对进气增压。进气被压缩的同时温度也会升高，这会使得空气密度减小，从而导致充气效率降低，此外进气温度还会受到排气侧高温的热传导的加热作用。因此，通常在进气增压后有进气中冷器对压缩后的气体进行冷却，冷却后的气体才进入发动机气缸内进行燃烧。
废气涡轮增压器不占用发动机功率，有效利用了发动机排气的能量来提升进气的压力和密度，更充分地燃烧更多的燃料。除了可以提高发动机的升功率、改善排放和提高燃油经济性外，在高海拔地区还能一定程度上减少因空气稀薄导致的功率下降，即“高原补偿”。
三、废气旁通阀和防喘振阀
含涡轮增压器在内的进排气系统模型如图3所示。
这里重点关注废气旁通阀和防喘振阀，并对增压器喘振的相关内容进行简述。
1、废气旁通阀。当涡轮增压器工作时，排气推动涡轮越快，压气机的增压效果就越强。随着发动机转速的上升，如果没有流量控制，将会是一个无限放大的循环，涡轮转速没有上限控制，最终会导致过增压，这会对发动机和涡轮都会造成负担。因此，需要废气旁通阀来控制经过涡轮的排气流量，让压气机最大增压压力维持在一个恒定值。
如图3所示，废气旁通阀位于涡轮侧，其工作状态可分为三种：完全打开、完全关闭和打开一部分。
通常情况下，当需要发动机提供较大的功率扭矩时，此旁通阀完全关闭。此时，发动机气缸内的排气全部经过涡轮，使涡轮快速转动，也就带动了同轴的压气机叶轮高速旋转，从而达到一个较高的进气状态。
而当增压压力超过限值或发动机处于低动力请求的状态时，此旁通阀则会完全打开或打开一部分，泄掉部分排气压力。通过减小涡轮的动力源来控制压气机的转速，如图4所示。
废气旁通阀的不同工作状态是通过其执行器进行控制实现的。
2、防喘振阀。这里需要先对喘振的相关内容进行介绍。喘振是增压器在工作过程中的一种不稳定现象。正常情况下，压气机的效率和增压比呈线性关系，而当空气流量减小到某一极限值时，空气压力与流速不匹配，压力大、流量小，就会引发喘振。
当车辆有最大动力需求时，节气门完全打开，进气量最大，气缸内有更多的燃烧做功。此时，大量的发动机排气完全经过涡轮，也从而带动压气机叶轮快速旋转，这又进一步压缩了更多的空气进入气缸参与燃烧。所以，当节气门完全打开时，气管内既有高气流又有高气压。由于节气门完全打开，大量空气可以非常快速地通过进气歧管进入气缸。
但这种情况不会一直持续下去，当动力需求下降后，油门会被松开或节气门突然关闭，气流受到了突然的限制，就会使得管内的高气流、高气压状态迅速转变为低气流甚至更高压力的情况。突然关闭的节气门使急速流动的空气无处可去，而另一方面涡轮增压器仍有很大的动力，仍在快速旋转且尝试将空气填充至发动机中，因此，这又进一步增加了管内的压力。最终，这些高压的气体只能强行通过压气机叶轮叶片并从进气口流出，这个错误的出口也实际上是高压空气的唯一“逃生路径”。现在发动机中的压缩机喘振还没有强大到可以停止涡轮增压，并且也不能改变涡轮的旋转方向，但可以减慢涡轮转速并缩短其使用寿命。
如图5所示，增压器喘振线以左的区域均为喘振区。
当喘振发生时，压气机的叶轮不再是抓住空气并推入发动机，而是叶片在切碎空气。这是由于气压增大及气流减少所致，迫使空气对着叶片，并且叶片和空气会分离。少量空气将通过叶片从进气口逸出。当有空气逸出后，就会减轻局部的气压，又会使压气机叶轮抓住空气进行压缩和推入发动机，但压缩后的空气被关闭的节气门挡住了去路，气压又一次升高。所以，涡轮增压器只是短暂地逃离了喘振区，但很快就又回到了喘振区。
这种循环会不断重复，因为涡轮仍在快速旋转而节气门处于关闭状态，所以每次只有少量空气通过压缩机叶片逸出，直至管内所有多余的空气压力都被释放或节气门再次打开。
喘振会发出非常特别的声音，听起来像是“stu tu tu tu”，如图6所示。
这些“stu”和“tu”的声音实际上就是每次从压缩机叶轮上逸出的少量空气，第一个“stu”的声音会更响亮，因为它背后承载的气压是最大的。
因此，为了防止喘振的发生，需要安装防喘振阀，安装位置通常位于进气中冷器后、节气门前（若安装在中冷器前，则会由于压力波动使其工作不够稳定）。
如图7所示，当发动机工作状态由大动力需求转至小需求时，节气门关闭，此时防喘振阀连接至节气门后的小细管即检测到负压，而增压后进气管内的气压迅速升高，二者会合力将防喘振阀的阀门打开，高压气体通过防喘振阀流回至压气机前，并通过压气机压缩后进行循环，如图7中橙色线所示。这样，当节气门再次打开时，增压器不必再从零开始提升气压，否则会使增压器有滞后效应。当然，从防喘振阀流回的气体也可能会流出至空气滤清器一侧，实际的流向取决于此时管内各位置的压力大小。
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