發(fā)動機(jī)論文 發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)

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1、南京理工大學(xué)紫金學(xué)院課程論文課程：現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)原理課程論文題名：發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)作者：徐楊南京理工大學(xué)紫金學(xué)院2015年1月發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)徐楊摘要：主要研究發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、工作原理、技術(shù)特點(diǎn)。論述了發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)的作用和目的以及增壓方式分類。論述了發(fā)動機(jī)渦輪增壓技術(shù)發(fā)展趨勢及前景。關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)，作用和分類，發(fā)展趨勢引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對于發(fā)動機(jī)的功率要求也越來越高，因此就需要不斷提高發(fā)動機(jī)的動力性。提高發(fā)動機(jī)升功率的最有效措施是提高發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管中的沖量密度，即采用增壓技術(shù)。增壓按其

2、定義是在增壓器中壓縮進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管前的沖量，增加進(jìn)氣管中沖量的密度，使得進(jìn)入汽缸的實際進(jìn)氣量比自然吸氣發(fā)動機(jī)的近氣量多，來達(dá)到增加發(fā)動機(jī)功率的目的。增壓器所需能量來源的不同，一般可分為機(jī)械驅(qū)動式增壓和廢氣渦輪增壓兩類。機(jī)械增壓將使內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率降低，廢氣渦輪增壓是最有效的增壓方式。經(jīng)過百年的不斷發(fā)展，渦輪增壓技術(shù)已經(jīng)日趨成熟和完善。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)。渦輪增壓器根據(jù)廢氣在渦輪機(jī)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。大中型柴

3、油機(jī)多采用軸流式渦輪增壓器，而對于車用內(nèi)燃機(jī)則采用徑流式渦輪增壓器。徑流式渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和徑流式渦輪機(jī)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。車用汽油機(jī)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。對增壓汽油機(jī)來說，進(jìn)入汽缸的混合氣，因受壓氣機(jī)壓縮的影響，其溫度一般要比非增壓高。又由于增壓汽油機(jī)的熱負(fù)荷高，燃燒室和氣缸的壁面溫度較高，對新鮮充量的熱輻射和熱傳導(dǎo)都將增加，這也會導(dǎo)致焰前反應(yīng)的增加，促使正常燃燒速度增加，

4、但對未燃混合氣的壓爆作用也增強(qiáng)。隨著新材料、新技術(shù)、新理念的出現(xiàn)，發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)正朝著高效率，精減系統(tǒng)的零部件，簡化在機(jī)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(yùn)行成本的趨勢不斷發(fā)展。本文主要講述了發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)的發(fā)展，工作前景以及分類和作用，還有渦輪增壓技術(shù)的發(fā)展趨勢及前景。1發(fā)動機(jī)增壓概述1.1發(fā)動機(jī)增壓的作用和目的隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代社會對各種動力裝置的動力性能要求越來越高。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(jī)的強(qiáng)化程度。所謂增壓，就是借助

5、于裝在發(fā)動機(jī)上的專用增壓裝置，預(yù)先壓縮進(jìn)入氣缸的空氣，以提高進(jìn)入氣缸中的充氣密度。增壓的作用是在氣缸容積一定的情況下，充氣密度越大，新鮮空氣的絕對量越大，就可以噴入較多的燃料進(jìn)行燃燒，發(fā)動機(jī)就能發(fā)出更大的功率。1.2發(fā)動機(jī)增壓方式發(fā)動機(jī)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;（2）機(jī)械增壓:通過發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動壓氣機(jī)，以提高進(jìn)氣壓力的增壓方式。（3）發(fā)動機(jī)廢氣能量驅(qū)動增壓器，分廢氣渦輪增壓和氣波增壓兩種;（4）復(fù)合增壓，同時采用機(jī)械式和廢氣渦輪式兩種形式的增壓。1

6、.2.1機(jī)械增壓機(jī)械增壓器由發(fā)動機(jī)曲軸經(jīng)齒輪增速器驅(qū)動或經(jīng)同步齒形帶及電磁離合器驅(qū)動。早期較多采用離心式壓氣機(jī)，近年來發(fā)展了各種轉(zhuǎn)子式、葉片式增壓器。1.2.2渦輪增壓廢氣渦輪增壓是將發(fā)動機(jī)排出的部分能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而帶動同軸的壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)將壓縮后的空氣充入氣缸實現(xiàn)增壓。2發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及特點(diǎn)?2.1增壓技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r?目前普遍使用的增壓器轉(zhuǎn)速范圍為60000--120000r/min，最高的轉(zhuǎn)速如三菱重工生產(chǎn)的TD-02渦輪增壓器轉(zhuǎn)速以達(dá)260000r/min，最高壓比可達(dá)3-3.5，個別

7、的如法國小型渦輪公司生產(chǎn)的TCS14型增壓器增壓比接近5，它用于低壓縮比的超高增壓發(fā)動機(jī)。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(jī)的增壓，葉輪140mm以下的增壓器，壓氣機(jī)最高效率可達(dá)c=0.78-0.80。2.2渦輪增壓研究現(xiàn)狀經(jīng)過80多年的不斷發(fā)展，特別是20世紀(jì)90年代以來，由于CAD/CAM，電控、材料和制造技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的成果被大景用于增壓技術(shù)領(lǐng)域，從而出現(xiàn)多種增壓方式。針對不同的車用

8、發(fā)動機(jī)，使用不同的增壓方式才能達(dá)到最佳的匹配。由于廢氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)簡單，而目前對提升發(fā)動機(jī)性能效果很好，當(dāng)1臺發(fā)動機(jī)裝上渦輪增壓器后，其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約40%甚至更多;或者說1臺小排量的發(fā)動機(jī)經(jīng)增壓后，可以產(chǎn)生較排量發(fā)動機(jī)相同的功率;試驗證明由于渦輪增壓發(fā)動機(jī)的燃燒比較完全，排煙濃度降低，廢氣中CO和HC含量明顯減少，NOx含量也大為改觀，對