【正文】 ，下一步的發(fā)展一是取決于理論上的突破，二是計算機技術的發(fā)展。我國的增壓器工業(yè)的設計與制造技術正處在“發(fā)展中”狀態(tài)，而西方國家已經達到了“發(fā)達”狀態(tài)。 如今渦輪增壓器的結構已經相當緊湊、合理、完善，材料性能的提高對渦輪增壓器性能、成本的貢獻是相當大的?？上驳氖墙陙砀咝录夹g材料應用研究進展很快，對增壓器的發(fā)展起著非常重要的作用。 TiAl 合金作為一種新型的高溫材料，密度?。s — ，只有鎳基高溫合金 — ）、高溫強度及抗氧化性好，具有高的比強度和比彈性模量，高溫時仍可保持足夠高的強度和剛度，用于渦輪增北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 緒論 3 壓器可以大幅度降低其轉動慣量，提高其瞬態(tài)響應性。 在生產工藝中，采用高頻感應快速熔化澆鑄工藝鑄造葉輪已經成功，采用粉末冶金成型方法也已制成渦輪毛坯，另外值得重視對的是，壓氣機進氣端與濾清器結合采用靜電濾清、進氣預旋等措施提高濾清效果與拓寬壓氣機流量范圍。 總的說來，經過幾十年的發(fā)展，渦輪增壓器的產品基本結構趨于一致，但小型化與運用新技術優(yōu)化結構卻方 興未艾。社會的不斷發(fā)展對發(fā)動機提出了越來越高的要求，其必然對渦輪增壓技術的發(fā)展也帶來嚴峻的考驗。 國外研究現(xiàn)狀 國外在 20 世紀 80 年代，計算流體力學在離散方法、網格生成和求解方法等方面已基本成熟，對于渦輪增壓器內部旋渦分離流動數(shù)值模擬的困難在于湍流模型。能夠初步滿足工程應用的湍流模型的出現(xiàn)，使得數(shù)值求解雷諾平均的全三維定常 N— S 方程組不僅成為可能，而且越來越實用，從而出現(xiàn)了一批可用于渦輪增壓器數(shù)值模擬的葉輪機全三維定常黏性數(shù)值模擬程序。 渦輪增壓器的實驗研究與流場測量技術水平有了質的提高。隨著 動態(tài)傳感技術、非接觸測試技術、計算機測試技術、虛擬測試技術等水平的不斷提高，渦輪增壓器實驗獲得了全新的手段：從低速到高速，從靜止到轉動部件，從定常到非定常，從總特性測量到流場的診斷。由于測量技術的進步及實驗數(shù)據(jù)的積累，國外許多研究機構和制造廠家都建立了自己的數(shù)據(jù)庫，積累了豐富的設計經驗。基于實驗測試技術的進步和豐富的實驗數(shù)據(jù)庫，以及計算流體力學的物理模型改進和計算能力不斷增強，渦輪增壓器全三維數(shù)值模擬的精度和可信度不斷提高，使得全三維 CFD 模擬由流場分析工具變?yōu)闅鈩釉O計工具成為現(xiàn)實。 目前，國際上已具備基于 全三維定常黏性 CFD 技術設計渦輪增壓器的能力，渦輪增壓器設計系統(tǒng)已由準三維過渡到全三維。經過模型校核、驗證和確認的全三維定常黏性CFD 技術的引入，實現(xiàn)了渦輪增壓器產品設計由“物理樣機”的優(yōu)化轉變?yōu)椤皵?shù)值樣機”的優(yōu)化，擺脫了在優(yōu)化設計階段對對物理樣機大量試制的要求，縮減了研制周期和成本，實現(xiàn)了增壓器氣動設計由“經驗設計”向“預測設計”的轉變。 國際上內燃機增壓的性能水平近年來有了很大提高，表現(xiàn)在滿足歐Ⅳ以上排放的變截面增壓和兩級增壓系統(tǒng)的產品已成功商品化；單級增壓大于 5，高增壓技術的研究已成功突破了亞聲速壓氣 機的限制，跨越到跨聲速壓氣機的時代。成績的取得歸因于渦輪增壓器內部流動基礎理論研究的進步，以及設計、研制和試驗技術的改進。 小結 隨著科技進步和市場需要，渦輪增壓器已經變得部件更少、體積更小、轉速更高，空氣壓縮比更優(yōu)，渦輪增壓發(fā)動機已經成為提高發(fā)動機動力性的主流方向，渦輪增壓發(fā)動機在汽車上的應用將會越來越廣泛。隨著渦輪增壓系統(tǒng)的不斷改善與創(chuàng)新，不僅能為北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 緒論 4 汽車提供卓越的性能，而且必將為環(huán)保和節(jié)能做出更多的貢獻。 研究內容 根據(jù)國內外 增壓技術的 現(xiàn)狀及 紳寶 D70 汽車的廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 存在問題 ， 本研究將重點研究以下內容： D70 汽車發(fā)動機 廢氣渦輪增壓器的結構 分析紳寶 D70 汽車的廢棄渦輪增壓系統(tǒng)，了解紳寶 D70 廢氣渦輪增壓器的結構及工作原理，熟練掌握此套渦輪增壓系統(tǒng)的特點及缺陷。 D70 汽車發(fā)動機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的改善分析 在闡述 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 的 構造 及 工作原理 的基礎上，結合 本款紳寶D70 汽車的 實際情況，對 此套渦輪增壓系統(tǒng) 進行了系統(tǒng)的分析，對 此套廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中的不足 進行 了調整改善 。 D70 汽車發(fā)動機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的簡單故障及檢修 根據(jù) 紳寶 D70 汽車的實 際情況，分析此套廢氣渦輪增壓系統(tǒng)常見的故障，并對常見故障進行檢修。使此套廢氣渦輪增壓系統(tǒng)更加完善，使紳寶 D70 汽車的品質更加卓越。 研究思路與論文結構 本研究的研究路線如圖 11 所示。 圖 11 研究路線圖 北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 緒論 5 根據(jù)以上研究思路，本論文共分為 五 章。 第一章 簡要介紹選題背景、選題目的和意義、國內外的研究現(xiàn)狀、論文的研究思路和方法。第二章 分析 紳寶 D70 汽車廢棄渦輪增壓系統(tǒng)的結構及工作原理，深入了解這款廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的優(yōu)點及不足。 第三章 對紳寶 D70 汽車廢氣增壓系統(tǒng)中的不足深入分析，并針對典型的廢氣閥在脫離介入時打開關閉頻繁造成的增壓器異響進行改善 。第四章 介紹了 針對 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓系統(tǒng)常見故障如漏機油、葉片磨損等及其檢修對策， 第五章 設對 全文做了總結，并提出了本論文有待進一步 研究的問題。 北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 6 2 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 增壓，就是利用增壓器將空氣或可燃混合氣進行壓縮，在送入發(fā)動機氣缸的過程。增壓后，每循環(huán)進入氣缸內的新鮮充量密度增大，使實際充氣量增加，從而達到提高發(fā)動機功率和改善經濟性能的目的。 3kmee 10τ30 inρ VP ? （ 11） 式中 i—— 缸數(shù)； Ρ me—— 平均有效壓力； Vk—— 工作容積； n—— 發(fā)動機的轉速； τ —— 沖程數(shù) 可知提高發(fā)動機功率的方法： ①改變發(fā)動機結構參數(shù) —— 增加缸數(shù) i，增大缸徑 D、活塞行程 S，減少沖程數(shù)τ； ②提高發(fā)動機轉速 n 及活塞平均運行速度； ③提高平均有效壓力。 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓系統(tǒng)結構 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓系統(tǒng)是基于 SAAB 技術自主研發(fā)的增壓系統(tǒng)。其基本結構是把渦 輪和壓氣機裝在同一軸上，并由軸承、殼體等組成。壓氣機葉輪是用鋁合金制作的精密鑄件，葉片的形狀通過應用流線解析、 FEM 技術等設計而成，離心式廢氣渦輪增壓器葉輪采用后彎式，擴壓器用無葉型，以適應汽車寬廣流量范圍。渦輪葉輪用耐熱性高的鎳或鈷合金材料，應用精密鑄造法整體鑄造。設有軸承、油道的中間殼和渦輪殼間的油封機構都很重要。 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓器的結構如圖 21 所示： 北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 7 1— 壓氣機蝸殼 2— 壓氣機葉輪 3— 連接軸 4— 推力軸承 5— 擋油板 6— 中間殼 7— 增壓器浮動軸承 8— 渦輪葉輪 9— 渦輪蝸殼 圖 2— 1 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓器構造 紳寶 D70 廢氣渦輪增壓器廢氣閥執(zhí)行器 紳寶 D70 汽車采用旁通渦輪增壓器，這種增壓器在渦輪進口處設置了一個受增壓壓力控制其開啟、關閉的執(zhí)行機構。發(fā)動機工作時，旁通閥與曲柄整體轉動，并通過推桿與固定在增壓器殼體上的執(zhí)行器中的彈簧一端相連，而執(zhí)行器的另一端則通過軟管與壓氣機出口的增壓壓力相通。當增壓壓力達到一定程度時，克服了彈簧預緊力，并推動推桿，讓曲柄打開旁通閥，將進入渦輪的部分廢氣經旁通閥通道直接排入排氣管中，從而將廢氣渦輪增壓器的增壓壓力控制在一個 合理的范圍之內。 紳寶 D70汽車采用的旁通渦輪增壓器正是以低速端進行最佳匹配 ,使發(fā)動機低速時轉矩大 ,排放污染低 ,同時 ,又通過旁通閥來解決由此而產生的高速端時增壓壓力過高的問題 ,從而解決了高速端和低速端同時兼顧的問題。 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓器放氣閥執(zhí)行器工作示意圖，如圖 22 所示： 北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 8 圖 22 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓器放氣閥執(zhí)行器工作示意圖 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓系統(tǒng)工作原理 紳寶 D70 汽車 廢氣渦輪增壓器利用發(fā)動機排出的具用一定溫度和壓力的廢氣能量，通過渦輪轉換為轉子的回轉機械能，從而帶動與其同軸的壓氣機葉輪高速旋轉，新鮮空氣由壓氣機吸入并加壓，提高密度后經進氣管送入氣缸，從而增加了氣缸的充氣量，供更多的燃油完全燃燒，提高發(fā)動機的功率。因此，增壓是在不增加發(fā)動機排量和轉速的情況下，提高動力性，改善經濟性，降低排氣污染的行之有效的手段。 紳寶 D70 汽車廢氣渦輪增壓器 的工作原理示意圖，如圖 23 所示： 北京交通大學畢業(yè)設計（論文） 9 圖 23 紳寶 D70 渦輪增壓器工作原理示意圖 在高原地區(qū)，由于氣壓低，空氣稀薄缺氧，自然吸氣的發(fā)動機功率會有所下降，海拔高度每增加 1000，功率下降約 10%左右，采用廢氣渦輪增壓的發(fā)動機，海拔的升高對功率的影響較小，因為渦輪增壓器在高原運轉時，隨著高度的升高，其轉速也會上升，提高了增壓壓力，可以補償因海拔高度升高而引起的進氣密度下降的影響，從而可以減小發(fā)動機功率下降的幅度。因此，采用廢氣渦輪增壓技術是恢復發(fā)動機高原功率的有效措施。 另外，在不提高發(fā)動 機氣缸內最高燃燒爆發(fā)壓力條件下， 紳寶 D70 汽車 采用渦輪端帶排氣放氣閥的增壓器，可大大改善增壓發(fā)動機扭矩特性及低、中速時的燃油經濟性。就拿汽油機工作原理來說，每向氣缸里面提供 1 公斤的汽油，大約需要氣缸吸入 15 公斤的空氣，才能保證汽油充分燃燒。然而這 15 公斤的空氣，其體積將是非常大的，光靠氣缸在發(fā)動機進氣過程產生的真空度，不容易將這么大體積的空氣完全吸入。因此，提高發(fā)動機吸入氣體的能力，也就是提高發(fā)動機的充氣效率就顯得尤為重要。 渦輪增壓發(fā)動機是依靠渦輪增壓器來加大發(fā)動機進氣量的一種發(fā)動機，渦輪增壓器實際上就是 一個空氣壓縮機。它是利用發(fā)動機排出的廢氣作