涡轮增压器旁通阀的作用及原理
摘要：增压器旁通阀在涡轮增压系统中更常被称为废气旁通阀或泄压阀，是涡轮增压柴油机中一个至关重要的控制部件，它的核心作用是精确调节增压压力，保护涡轮增压器和发动机，并优化柴油发电机组的性能和响应。主要分为机械式和电子式两种控制方式。机械式靠增压压力推动膜片，弹簧对抗，压力足够时顶开阀门；而电子式根据传感器数据控制电磁阀，调节真空或气压来驱动执行器。
一、旁通阀主要作用
1、防止涡轮超速和过增压
（1）当发动机转速升高，特别是高转速、大负荷时，排气能量会急剧增加，驱动涡轮叶轮以极高的速度旋转。如果不加以限制，涡轮转速可能超过其设计极限，导致涡轮轴承损坏甚至叶轮断裂（俗称“飞车”）。
（2）同时，过高的增压压力会超过发动机气缸、活塞、连杆、气缸垫等部件的承受极限，导致爆震、拉缸甚至机械损坏。
（3）旁通阀通过适时打开，将部分废气直接绕过涡轮导向排气管，从而减少驱动涡轮的废气能量，限制涡轮转速和增压压力的无限升高。
2、优化低速响应，减少涡轮迟滞
（1）在发动机低转速时，排气能量较低，需要尽可能多地利用有限的废气来驱动涡轮，使其尽快达到工作转速（起压）。
（2）此时旁通阀通常保持关闭状态，让所有废气都流经涡轮，加速涡轮旋转，尽快建立增压压力，改善低速扭矩和油门响应。
3、保护节气门和涡轮
（1）在突然松油门时，节气门会迅速关闭，但涡轮由于惯性仍在高速旋转继续压缩空气。这会导致进气管路内形成瞬间高压（称为“增压压力反冲”或“气锤效应”）。
（2）为了缓解这个问题，在涡轮增压系统中，通常还会在进气侧设置一个进气泄压阀。但废气旁通阀的快速响应也能间接帮助降低增压压力。注意： 有些人会将进气泄压阀也统称为“旁通阀”或“泄压阀”，但严格来说，废气旁通阀控制的是废气侧，进气泄压阀控制的是进气侧，两者作用位置和机制不同。
图1 增压器进气旁通电磁阀布置图
二、旁通阀工作原理
旁通阀的工作原理主要依赖于增压压力本身作为控制信号（机械式）或发动机控制单元根据传感器信号进行控制（电子式）：
1、机械式废气旁通阀
（1）核心部件： 执行器（膜盒式或活塞式）、连杆机构、旁通阀门（废气阀）。
（2）工作过程：
① 执行器内部有一个膜片（或活塞），一侧通过管路连接到增压后的进气歧管压力（增压压力）。膜片的另一侧是预紧的弹簧。
② 低增压时： 增压压力不足以克服弹簧预紧力。执行器不动作，连杆机构保持旁通阀门关闭状态。所有废气都流经涡轮。
③ 增压压力升高时： 当增压压力作用在膜片上的力逐渐增大并超过弹簧预紧力时，膜片开始被推动。
④ 达到或超过目标增压值时： 膜片被推动足够的行程，通过连杆机构拉开旁通阀门。部分废气不再流经涡轮，而是直接从旁通通道流走。
⑤ 压力调节： 阀门打开后，驱动涡轮的废气能量减少，增压压力开始下降。当压力降到低于弹簧设定值一定程度时，弹簧力又将阀门推回关闭位置。这样阀门会在目标压力附近动态开闭，维持增压压力稳定。
（3）调节： 目标增压值通常通过调节弹簧的预紧力来实现（例如，通过执行器上的调节杆或螺丝）。预紧力越大，需要克服它所需的增压压力就越高，设定的目标增压值就越大。
图2 增压器进气旁通阀工作原理图
2、电子式废气旁通阀
（1）核心部件： 电子执行器（通常是电磁阀驱动的真空/气压执行器或电动马达执行器）、发动机控制单元、各种传感器（增压压力传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器等）。
（2）工作过程：
① ECU 持续监测发动机的各种运行参数（转速、负荷、增压压力、温度等）。
② 根据预设的程序（标定好的增压压力MAP图）和当前工况，ECU计算出目标增压压力。
③ ECU 通过控制电磁阀的开闭占空比，来精确调节通往执行器的真空度或气压。
④ 执行器根据接收到的真空/气压信号，驱动连杆机构，精确、连续地控制旁通阀门的开度（而不仅仅是开/关）。
（3）优势：
① 控制更精确： 可以更精细、更快速地调节阀门开度，实现更稳定的增压压力控制。
② 灵活性高： 目标增压压力可以根据转速、负荷、温度、燃油品质、甚至驾驶模式（运动/经济）等条件实时动态调整，优化性能和效率。
③ 实现复杂策略： 例如，在低转速时，ECU可以指令阀门关闭得更彻底以提升响应；在高转速时，可以精确控制阀门开度以限制峰值压力；在突然收油时，可以指令阀门瞬间打开泄压保护涡轮。
④ 过载保护更智能： 结合爆震传感器等，可以在发生爆震时主动降低增压压力。
图3 增压器进气旁通阀控制原理图
总结：
涡轮增压器旁通阀（废气旁通阀）本质上是一个安全阀和压力调节阀。它通过控制绕过涡轮的废气量，来精确限制涡轮转速和增压压力，防止系统过载损坏，同时确保涡轮能在需要时（低转速）快速响应。现代发动机普遍采用电子控制方式，使得增压压力的管理更加智能、精确和高效，是提升涡轮增压发动机性能和可靠性的关键部件。你听到的涡轮车泄压时的“嘶嘶”声，通常来自进气泄压阀，但废气旁通阀的工作则是幕后确保这一切安全高效运行的关键。
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