【正文】 術(shù)。 國內(nèi)一些著名公司和院校都非常重視發(fā)動(dòng)機(jī)與增壓器匹配的研究。中科院工程熱物理所、清華大學(xué)、燃?xì)鉁u輪研究所通過可變噴嘴渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配試驗(yàn)測得增壓壓力和排氣壓力值，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算了發(fā)動(dòng)機(jī)的流通特性，建立了可變噴嘴增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)合工作曲線。對(duì)聯(lián)合工作曲線的分析表明:設(shè)計(jì)的可變噴嘴渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配良好，不會(huì)出現(xiàn)喘振和阻塞。 由大眾集團(tuán)主產(chǎn)的、世界上首臺(tái)新型帶渦輪壓的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)已于2005年問世。這款2. 0 LFSI ( Fuel Stratified Injection，燃料分層噴射)發(fā)動(dòng)機(jī)適用于大眾集團(tuán)生產(chǎn)制造的諸多車型，如奧迪A3,A4,A6和高爾夫GTI等。2. 0 L FN被評(píng)為“2005年最有影響力的發(fā)動(dòng)機(jī)”。結(jié)合渦輪增壓，F(xiàn)SI擁有性能高和油耗低的特點(diǎn)。（1）廢氣渦輪增壓與電子控制燃料直接噴射相結(jié)合，使汽油機(jī)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性提高到一個(gè)新水平。（2）發(fā)展流量范圍寬、效率高的增壓系統(tǒng)。車用汽油機(jī)的速度范圍比較寬，因此汽油機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量流量的范圍也比較寬，就需要有相應(yīng)增壓器來適應(yīng)車用汽油機(jī)的要求。同時(shí)要求增壓器在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速均有高的效率，因?yàn)樘岣咴鰤浩鞯牡退傩剩梢允沟退贂r(shí)也具有較高的增壓壓力，使汽油機(jī)低速扭矩特性得到改善，從而使汽車的加速性得到改善。在高速下有較高的效率，可使汽油機(jī)在相同壓比下，具有較低的進(jìn)氣溫度，從而可降低汽油機(jī)的熱負(fù)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。目前要保證在高低速均有較高的效率還有較大的困難，一般從以下方面改善: ①采用后彎葉片的壓氣機(jī)葉輪。后彎葉片的壓氣機(jī)流量范圍比較寬廣，流量范圍隨著后彎角的增大而增大，且后彎葉片壓氣機(jī)的效率高。然而，由于后彎角的增大，使壓氣機(jī)葉片強(qiáng)度下降，且壓氣機(jī)的壓頭系數(shù)降低。這樣，在保持同樣壓比的情況下，需要增大壓氣機(jī)葉輪的直徑或在同樣葉輪直徑的情況下需要提高增壓器轉(zhuǎn)速。著也相應(yīng)地提高了對(duì)強(qiáng)度的要求，并使葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，從而影響增壓器的反應(yīng)時(shí)間。 ②采用增壓器和汽油機(jī)在中速范圍內(nèi)獲得最佳匹配的方法，使低速也具有一定的增壓比，以改善中、低速的扭矩特性，而在高速時(shí)用排氣放氣閥旁通一部分燃?xì)鈦砜刂圃鰤簤毫?，是目前最常用的方法? ③采用可調(diào)式進(jìn)氣口壓氣機(jī)或可變截面噴嘴環(huán)渦輪?？勺兘孛鎳娮飙h(huán)渦輪，在汽油機(jī)低速時(shí)，自動(dòng)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。在汽油機(jī)高速時(shí)，噴嘴截面積增大，以降低壓比和增壓器轉(zhuǎn)速。這無論對(duì)汽油機(jī)性能、防止爆震、降低汽油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，還是提高增壓系統(tǒng)的可靠性都是有利的。 ④采用電子點(diǎn)火自動(dòng)控制裝置。采用電子點(diǎn)火自動(dòng)控制裝置能保證增壓汽油機(jī)在任何工況下都處于最佳點(diǎn)火提前角數(shù)值，對(duì)提高汽油機(jī)性能有很大益處。 ⑤降低增壓器成本，提高可靠性。采用先進(jìn)的工藝技術(shù)，減少零件數(shù)量，盡量采用通用性結(jié)構(gòu)，增大生產(chǎn)批量等，生產(chǎn)成本將會(huì)降低。 ⑥采用增壓加中冷的增壓系統(tǒng)。汽油機(jī)增壓存在的主要問題仍然是爆震和熱負(fù)荷問題。采用中間冷卻器是提高功率，防止爆震、降低熱負(fù)荷的有效措施之一。⑦改善增壓器的“反應(yīng)滯后”現(xiàn)象。在車用工況使用場合，增壓器反應(yīng)時(shí)間問題尤為突出。從使用角度來說，反應(yīng)時(shí)間愈短愈好。變截面噴嘴渦輪增壓器的反應(yīng)時(shí)間最短。反應(yīng)時(shí)間短有利于增壓器的加速，從而影響汽車的加速性能。5發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)的發(fā)展趨勢對(duì)于車用高速柴油機(jī)，為了改善低工況性能，可采用高速時(shí)放氣的措施，這是一種簡單而安全的措施，但高工況經(jīng)濟(jì)性不好。為了提高渦輪增壓器的經(jīng)濟(jì)性能，近十幾年科研工作者進(jìn)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(jìn)行了研究并取的了很大的進(jìn)步。渦輪增壓系統(tǒng)的心臟是可調(diào)渦流截面的導(dǎo)流葉片。這些導(dǎo)流葉片可在低轉(zhuǎn)速、低排氣量的工況下關(guān)閉，從而增大發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力。與傳統(tǒng)渦輪增壓器相比，這極大地改善了低轉(zhuǎn)速時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和加速能力。采用可變渦輪截面技術(shù)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的效率均明顯高于目前采用的標(biāo)準(zhǔn)放氣閥式的渦輪增壓器。相應(yīng)地，在各個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的節(jié)油性能也更上一層樓。可變截面渦輪增壓是燃?xì)馔ㄟ^渦輪噴嘴葉片時(shí)，根據(jù)渦輪增壓柴油機(jī)外界負(fù)荷的變化來改變噴嘴環(huán)葉片的角度，使進(jìn)入渦輪葉片的氣流參數(shù)產(chǎn)生變化通過渦輪燴降的變化實(shí)現(xiàn)渦輪功的變化，讓壓氣機(jī)出口的增壓壓力發(fā)生變化，從而達(dá)到渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)在各工況下的良好匹配。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化的瞬態(tài)性，因此可變噴嘴葉片調(diào)整的響應(yīng)性也是可變的。工作原理：TDI發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)型油壓為931bar，新機(jī)型壓力更高），噴油時(shí)間和噴油量都由電腦控制。大多數(shù)大眾TDI發(fā)動(dòng)機(jī)使用博世VP 37電控分配泵，通常它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前端，由正時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng)。分配泵和噴嘴之間是高壓鋼油管。這一系統(tǒng)應(yīng)用在90和100hp的直4 。在分配泵內(nèi)，燃油首先通過葉片提升壓力，隨后旋轉(zhuǎn)柱塞泵把壓力進(jìn)一步提升并按順序把燃油送到每一缸噴油。每個(gè)噴嘴包含帶回位彈簧的活塞，一旦燃油壓力超過設(shè)定值，噴口即打開。5個(gè)噴口直徑極小?；匚粡椈砂磧杉?jí)工作，即預(yù)噴在低壓下進(jìn)行，主噴則在高壓下進(jìn)行。主噴可以在混合器點(diǎn)火后繼續(xù)進(jìn)行，有效地降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音。提高燃油噴射壓力可以顯著地改善排放水平，例如Audi A4 TDI把噴射壓力提升至1368bar，把排氣顆粒水平降低了20%。所付出的代價(jià)是把燃油泵中的柱塞加粗1毫米。、新材料渦輪增壓器制造工藝的發(fā)展主要得益于CAD/CAM、CFD技術(shù)的發(fā)展與新設(shè)備的應(yīng)用。目前采用準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)離心式壓氣機(jī)與徑流渦輪已經(jīng)很普遍。三元流方法可以更準(zhǔn)確、更全面地描述葉輪內(nèi)部流場，利用它對(duì)各種損失模型與葉輪內(nèi)部流場的深入研究已經(jīng)取得很大成績，現(xiàn)已成為渦輪增壓器葉輪設(shè)計(jì)的基本方法。近年也開始進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算、三元流場分析、葉輪及葉型設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析及性能預(yù)測等等。現(xiàn)在渦輪增壓技術(shù)的工藝、材料的發(fā)展集中體現(xiàn)在對(duì)渦輪增壓器零部件的改進(jìn)和創(chuàng)新。當(dāng)前，金屬渦輪增壓器已廣泛應(yīng)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(dòng)機(jī)代表了該技術(shù)的重要發(fā)展方向。新型的廢氣渦輪增壓器以提高可靠性、可維修性和經(jīng)濟(jì)性為重點(diǎn)，采用整體集成設(shè)計(jì)結(jié)合先進(jìn)的材料使增壓器提高了效率，減少了系統(tǒng)的零部件，簡化了在機(jī)器上的安裝，延長了大修間隔期，減少了維修工作量及維修工時(shí)，保證在整個(gè)壽命周期更低的運(yùn)行成本。渦輪增壓技術(shù)的發(fā)展與增壓柴油機(jī)未來發(fā)展的要求密相切相關(guān)，其主要服從于未來的排放法規(guī)要求和進(jìn)一步降低燃油消耗，渦輪增壓系統(tǒng)應(yīng)有更高的熱效率；渦輪增壓系統(tǒng)應(yīng)有更高的熱效率；壓系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配上有可能采用電子控制系統(tǒng)，使增壓系統(tǒng)與燃油系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳匹配。 對(duì)車用渦輪增壓器將要求尺寸更小，質(zhì)量更輕，效率更高，同時(shí)要求增壓器有良好的可靠性，并可按機(jī)工況要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。結(jié) 論本文的研究對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)應(yīng)用及工作原理。本文的研究工作分為以下幾個(gè)方面：（1） 闡述了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行增壓的原因、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓的方式。（2） 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)目前的發(fā)展?fàn)顩r以及特點(diǎn)； （3）闡述了廢氣渦輪增壓的原理；（4）闡述了汽油機(jī)增壓特點(diǎn)、存在障礙及解決方法；（5）闡述了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在未來的發(fā)展趨勢。得出以下結(jié)論：采用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的整體尺寸，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及車輛的小型化、輕量化和降低成本有巨大的吸引力；采用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、機(jī)械效率和熱效率；可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)有害氣體和CO的排放量等；發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)經(jīng)過多年來的不斷發(fā)展與完善，在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并且有著極大的發(fā)展空間，在將來會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。致謝本人在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、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(shè)計(jì)小組成員的良師益友，在此表示衷心的感謝。本文所涉及的內(nèi)容包含著王慧君老師孜孜不倦的指導(dǎo)以及小組其他成員，...等同學(xué)的共同努力。本人在此深表感謝。參考文獻(xiàn)[1] :內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，1987.,No. 4.[2]蔣德明.《內(nèi)燃機(jī)原理》(修訂本).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988.[3]宋守信.《內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)》.同濟(jì)大學(xué)出版社，1993.[4] 王恩華，[J].車用發(fā)動(dòng)機(jī)，2003，(4).[5] [J].汽車維修，2006,(3).[6]曉青. 增壓技術(shù)是現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)的必然選擇[期刊論文]商用汽車 2003(12).[7] 車用柴油機(jī)渦輪增壓技術(shù)的新發(fā)展[期刊論文]車用發(fā)動(dòng)機(jī) 2002(01).[8]蔣德明.《內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓》.機(jī)械工業(yè)出版社，1993.[9].[論文].2004.[10][J].車用發(fā)動(dòng)機(jī)，2005,(1