【正文】 致謝本人在做畢業(yè)設計過程中，老師淵博的學識、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、一絲不茍的工作態(tài)度和樂觀的生活態(tài)度，可謂是我們畢業(yè)設計小組成員的良師益友，在此表示衷心的感謝。當前，金屬渦輪增壓器已廣泛應用在汽車和國外摩托車上，而陶瓷渦輪增壓器及陶瓷發(fā)動機代表了該技術(shù)的重要發(fā)展方向。主噴可以在混合器點火后繼續(xù)進行，有效地降低了發(fā)動機的噪音。工作原理：TDI發(fā)動機的燃油系統(tǒng)也有自己的特征，現(xiàn)在有三種燃油噴射系統(tǒng)，首先是分配泵系統(tǒng)，由燃油泵向噴嘴順序供油（舊機型油壓為931bar，新機型壓力更高），噴油時間和噴油量都由電腦控制。為了提高渦輪增壓器的經(jīng)濟性能，近十幾年科研工作者進行了大量的研究，其中可變噴嘴環(huán)截面渦輪增壓器是呼聲最高的，許多國家都進行了研究并取的了很大的進步。汽油機增壓存在的主要問題仍然是爆震和熱負荷問題?？勺兘孛鎳娮飙h(huán)渦輪，在汽油機低速時，自動關(guān)小噴嘴截面積，使增壓器具有較高的轉(zhuǎn)速和較高的壓比。在高速下有較高的效率，可使汽油機在相同壓比下，具有較低的進氣溫度，從而可降低汽油機的熱負荷，并使排氣溫度降低，改善渦輪的工作條件，提高增壓器的可靠性。 由大眾集團主產(chǎn)的、世界上首臺新型帶渦輪壓的直噴汽油發(fā)動機已于2005年問世。20世紀80年代末，清華、西安交大等幾家高等院校和內(nèi)燃機廠也相繼對49ZQ汽油機進行增壓研究。但過少的水量，降溫作用少，控制不住爆震，也達不到抗暴的目的。也就是說，小增壓器的滯后時間就可以縮短兩倍多。③采用可變噴嘴環(huán)截面積。但較柴油機改善扭矩特性的難度更大一些。 預定的增壓壓力，MPa。汽油機增壓后發(fā)動機排氣溫度高，易造成增壓器損壞，并出現(xiàn)低速時增壓壓力不足，高速時增壓壓力過高及壽命降低的情況。汽油機由于受爆燃限制，壓縮比較低，因而造成膨脹不充分，致使排氣溫度較高，熱效率下降。相對于柴油機而言，汽油機在小排量，尤其是轎車發(fā)動機領域，有其獨特的應用優(yōu)勢及地位，所以汽油機的增壓研究對于節(jié)約能源及提高汽車性能都具有重要意義。渦輪機效率 （32） 式中渦輪機軸上的有用功。圖36 徑流式渦輪機簡圖 Simplified diagram of radial flow turbine 徑流式渦輪機主要由進氣渦輪殼噴嘴環(huán)工作輪3及出氣道4(如圖2 6)。壓氣機的特性曲線是指在不同轉(zhuǎn)速下，壓氣機的壓力比及效率與空氣流量的關(guān)系由于壓氣機在實際運行中，工況經(jīng)常變化，為了了解壓氣機在全部工作范圍內(nèi)氣流參數(shù)之間的關(guān)系，分析在各種工況下壓氣機運行的完善程度，以及為了獲得增壓器與發(fā)動機之間在全部工作范圍內(nèi)良好的匹配關(guān)系，研究壓氣機特性具有重要意義。為此在無葉擴壓器外側(cè)設置葉片擴壓器，這時空氣的流動軌跡是由葉片所限制的。圖32 離心式壓氣機簡圖 Simplified diagram of centrifugal pressor圖33 空氣在工作輪中流動的速度三角形 Velocity triangle of air in the running wheel圖34 擴壓器原理圖 Schematic diagram of diffuser在工作輪入口處，氣流的絕對速度是，由于工作輪繞軸旋轉(zhuǎn)，所以氣流將沿相對速度的方向流入工作輪葉片所形成的流道。（5）渦輪增壓器與發(fā)動機多種匹配方式為了最大限度地發(fā)揮渦輪增壓技術(shù)的潛力和不同目的的需求，人們研究出了多種渦輪增壓器與發(fā)動機的匹配方案。但增壓對汽油機和柴油機排放的影響是有區(qū)別的?？傮w來說，當今的車用渦輪增壓技術(shù)主要具有以下5點特征：（1）小型化在發(fā)動機重量及體積增加很少的情況下，發(fā)動機不需要做重大改變，即很容易提高功率20%50%。薩博是渦輪增壓技術(shù)的先行者，它是第一個大規(guī)模生產(chǎn)采用渦輪增壓發(fā)動機汽車的廠家。 雙渦輪增壓器可以分為兩種。（3）在進氣管上安裝卸壓閥門，是80年的增壓控制獲得的一個偉大進步，它大大提高了渦輪增壓發(fā)動機的可靠性。隨著材料和工藝的進步，渦輪的重量被設計的越來越輕，運動慣性慣性也就越來越小。 渦輪遲滯會給普通民用車的日常行駛帶來很大麻煩：在低轉(zhuǎn)速時，渦輪增壓器沒有介入，同時廢氣仍然要驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，排氣沒有自然吸氣發(fā)動機順暢，此時的發(fā)動機扭力輸出比同等排量的自然吸氣式發(fā)動機還要弱。而且在高原地區(qū)也可以恢復功率減少油耗。在成批量生產(chǎn)的渦輪增壓器中，已公開發(fā)表的最小葉輪直徑為34mm最小的質(zhì)量僅為2kg，它可用于排量為150mL的7. 4Kw小型發(fā)動機的增壓，葉輪140mm以下的增壓器，壓氣機最高效率可達 = , 增壓器總效率可達 = 。高增壓時功率提高甚至可大于100%。而且目前小功率汽油機轉(zhuǎn)速高達40006000r/min，新發(fā)展的機械增壓器轉(zhuǎn)速也只有10000r/min左右，只需傳動比為2左右的皮帶傳動即可。（4） 復合增壓，同時采用機械式和廢氣渦輪式兩種形式的增壓。 所謂增壓，就是借助于裝在發(fā)動機上的專用增壓裝置，預先壓縮進入氣缸的空氣，以提高進入氣缸中的充氣密度。對汽車的動力要求更加迫切，因此就需要不斷提高汽車發(fā)動機的強化程度。車用汽油機的速度和功率范圍寬廣，工況變化頻繁，扭矩儲備要大，這些在采用廢氣渦輪增壓后，不采取特殊措施，會限制它的推廣。1905年，蘇爾壽兄弟研發(fā)公司的總工程師阿爾佛雷德?J?波西博士在瑞士溫特圖爾首次提出了渦輪增壓的概念，并于當年的11月16日，被德國專利局授予了第204630號專利“內(nèi)燃機輔助增壓器技術(shù)”，這標志著渦輪增壓技術(shù)正式誕生。 提出了目前汽油機增壓的難點、可能遇到的問題和針對這些問題應采取的措施。闡述了發(fā)動機的廢氣渦輪增壓技術(shù)的研究意義及發(fā)展現(xiàn)狀。增壓按其定義是在增壓器中壓縮進入發(fā)動機進氣管前的沖量，增加進氣管中沖量的密度，使得進入汽缸的實際進氣量比自然吸氣發(fā)動機的近氣量多，來達到增加發(fā)動機功率的目的。渦輪增壓器根據(jù)廢氣在渦輪機內(nèi)不同的流通方向，可分為徑流式渦輪與軸流式渦輪兩大類。隨著新材料、新技術(shù)、新理念的出現(xiàn)，發(fā)動機增壓技術(shù)正朝著高效率，精減系統(tǒng)的零部件，簡化在機器上的安裝，延長大修間隔期，減少維修工作量及維修工時，保證在整個壽命周期更低的運行成本的趨勢不斷發(fā)展。提高升功率的第二個途徑是提高平均有效壓力，提高時發(fā)動機機械負荷及熱負荷不成比例增加，因此允許作大幅度提高，甚至可成倍增長。一般劃分的范圍為: 低增壓0. 18MPa (=0. ) 中增壓=0. 180. 25MPa (=0. 91. 5MPa) 高增壓=0. 250. 35MPa (=1. 42. 2MPa) 超高增壓 0. 35MPa ()發(fā)動機增壓按其增壓方式可分為四類:（1） 用專門增壓裝置的增壓，包括慣性增壓、動力增壓、諧波增壓等。在增壓器發(fā)展歷程中，早期多采用機械增壓，后來被渦輪增壓取代。廢氣渦輪增壓是將發(fā)動機排出的部分能量轉(zhuǎn)化為機械能，從而帶動同軸的壓氣機葉輪旋轉(zhuǎn)，壓氣機將壓縮后的空氣充入氣缸實現(xiàn)增壓。 （2）與機械增壓相比，渦輪增壓時熱負荷問題較嚴重。或者說1臺小排量的發(fā)動機經(jīng)增壓后，可以產(chǎn)生較排量發(fā)動機相同的功率。這種技術(shù)的優(yōu)勢很明顯，它可以利用發(fā)動機排出廢氣產(chǎn)生的能量，來大幅度提高發(fā)動機的動力輸出。早期的渦輪增壓器，其渦輪遲滯非常嚴重，發(fā)動機要保持在3500轉(zhuǎn)以上才能獲得充沛的動力，在低轉(zhuǎn)速時發(fā)動機動力輸出非常弱。由于冷空氣的密度大，所以在相同條件下，這種設計可以提高發(fā)動機的進氣密度，因此發(fā)動機工作效率更高。這樣在高轉(zhuǎn)速的時候，發(fā)動機的進氣壓力非常高，如果進氣壓力過高，發(fā)動機就很容易產(chǎn)生暴燃，這種暴燃是對發(fā)動機有損害的。這些電控卸壓閥的開閉都是通過ECU來直接控制的。近20年，隨著渦輪增壓技術(shù)的普及、深入，有關(guān)渦輪增壓方面的新技術(shù)、新工藝、新材料、新理念開始不斷涌現(xiàn)。因此，可以用小功率的帶渦輪增壓器的發(fā)動機來代替大功率的自然吸氣的發(fā)動機，從而達到節(jié)能和節(jié)油的目的。這可使重型柴油機排放的NO降低80%，微粒減少90%，比油耗改善16%。(圖31)為徑流式渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)圖，它是由離心式壓氣機和徑流式渦輪機這兩個主要部分，以及支承裝置、密封裝置、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)所組成。 擴壓器通常由無葉擴壓器與葉片擴壓器組成(如圖34)。實際壓氣機工作過程完善的程度，經(jīng)常是以它與理想壓氣機相比較來平定。當壓氣機工作輪轉(zhuǎn)速升高時，流量與壓比均有所增加，但轉(zhuǎn)速過高將受到材料機械應力及軸承可靠工作的限制。同時，葉片間的通道面積是漸縮的，使部分壓力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動能，即氣體的壓力降低到，溫度降低到，氣體的流動速度增加到(如圖37).圖37 渦輪機中氣流參數(shù)的變化 Parameter change of air in the turbine 由于氣流在工作輪中是向心流動的，所以工作輪葉片之間的通道也是呈漸縮的形狀，氣體在通道中繼續(xù)膨脹，在工作輪出口處壓力下降到凡，溫度降