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2019年第3期摘要：当今环保节能是社会的重点关注问题，而发动机的节能与环保就是其中的一大项，而涡轮增压器就是发动机节能的一个重要方法，加装增压器的发动机功率及扭矩可提高20%~30%。
对于小排量发动机来说尤其明显。
关键词：涡轮增压器；压气机；离心式；节能作者简介：王旭景（1981-），女，山西晋中人，工程师，硕士。
小排量发动机废气涡轮增压器的结构设计王旭景（德州市农业机械管理局，山东德州253013）涡轮增压技术作为发动机增压的一种方式，目前已被广泛采用。
通过涡轮增压器对发动机进气增压使得燃料在汽缸内得到更加充分的燃烧，从而实现了发动机的节能，所以涡轮增压技术符合了当前节能减排的社会趋势，对发动机加装涡轮增压器已经成为现在一项很重要的技术，因此，无论现在还是未来，对涡轮增压技术的研究和涡轮增压器的设计都具有非常重要意义。
当前世界对涡轮增压技术的研究已相当先进，国内对于涡轮增压器也一直不断地在深入的研究与推广。
国内对大中型排量的发动机基本已经完成了普及，而对于小排量的发动机来说，在国内技术尚有不足。
随着能源危机日益临近，节能减排也越来越被人们所重视，因此，对小排量发动机进行涡轮增压器的设计与安装必将会得到人们的重视，针对小排量的发动机进行涡轮增压器的设计，具有非常重要的实际意义。
1废气涡轮增压器的作用废气涡轮增压系统，在发动机结构参数不需要有大改变的情况下，可以使功率增加20%~30%，高增压的效果更明显甚至能达到100%；排出的废气能量可进一步利用，使发动机的经济性提高3%~4%；废气涡轮增压系统可以增大转矩，提高车辆装载质量，减少排气噪声，对环境保护有重要意义。
废气涡轮增压系统全工况范围内都具有良好的性能。
主要是增强扫气效果提高进气效率，改善低工况性能，减少有害排放物。
2废气涡轮增压器的结构原理涡轮增压器实际上是对进气进行压缩，通过压缩空气增加进气的密度来增加进气量。
然后利用发动机排出的废气的动能来推动废气涡轮，涡轮又通过中间轴来带动压气机的工作叶轮，叶轮对空气滤清器管道送来的空气做功，使之压力加大进入气缸。
摘要目前，废气涡轮增压技术已经成为提高发动机输出功率、扭矩以及降低油耗的主要方法之一。
尤其对于小排量汽油发动机，采用涡轮增压技术更是得到了国内外的广泛关注。
在本文中介绍了汽油机废气涡轮增压系统的组成及原理，并对组成汽油机废气涡轮增压系统的各个部件进行设计与计算。
加装废气涡轮增压器的障碍及对策。
将奥迪200汽油机由自然吸气式改装成涡轮增压式，对增压器和发动机进行了匹配计算。
关键词：废气涡轮增压；汽油机；障碍；对策AbstractAt present, the pressurized technology of the waste gas turbine has already become and improved one of the engine output power, torsion and main method to reduce oil consumption. Especially to the gasoline engine of small displacement, adopt the pressurized technology of the turbine to get the extensive concern both at home and abroad especially.Have introduced petrol machine turbine pressurization systematic composition and principle of waste gas in this text, and design and calculate each part of the pressurized system of waste gas turbine of the petrol making up machine. Install obstacle and countermeasure of the turbocharger of the waste gas additional. Repack 200 petrol machine of Audi into the turbine pressurization type by the inhaling type naturally, has matched to calculate to blower and engine.Keyword: Turbine pressurization of the waste gas; Petrol machine; Obstacle; Countermeasure目录第1章绪论 (1)1.1汽油机增压国外发展状况 (1)1.2影响发动机功率的因素 (2)1.3汽油机增压可带来以下几方面的收益： (3)1.4自然吸气与增压机型发动机性能参数比较： (3)第2章汽油机废气涡轮增压系统的组成 (4)2.1涡轮增压器 (4)2.2中冷器 (8)2.3进气压力调节阀 (9)2.4进气管 (11)2.5排气管 (12)2.6发动机 (12)2.7汽油机废气涡轮增压系统的原理 (12)第3章加涡轮增压器的障碍及解决措施 (15)3.1车用汽油机采用废气涡轮增压的特点 (15)3.2汽油机增压主要障碍 (16)3.3汽油机涡轮增压的对策 (16)第4章汽油机废气涡轮增压系统的设计与计算 (20)4.1已知条件及要求指标 (20)4.2汽油机热力参数选择 (20)4.3涡轮增压器主要性能参数及结构参数计算 (20)第5章结论 (23)参考文献 (25)附录1 (26)第1章绪论1.1汽油机增压国外发展状况早在20年代赛车就开始采用机械增压，后来逐渐过渡到涡轮增压，从1968年以来几乎所有的赛车都安装了涡轮增压器。
摘 要目前，由于排放标准变的更加严格，欧洲的80%的内燃机车是经过涡轮增压的，在不久的将来，这个数字有望接近100%。
本论文根据柴油机的已知参数，设计出最优化的涡轮增压器，并对设计出的涡轮增压器进行校核计算，得出最佳的设计型号。
同时，在理论上分析出使用涡轮增压器对柴油机主要参数的影响，从而得出使用涡轮增压器可以降低柴油机排放。
关键词：柴油发动机，涡轮增压，汽车，扭矩，排放AbstractCurrently, 80 percent of European diesel passenger cars are turbocharged and, as emission standards become more stringent, this figure is expected to approach 100 percent in the near future. In this study, we try determining the turbocharger,s optimum setting according to the known parameter of the diesel engine, and checking it. In addition, we try analyzing the theoretically influence of the main parameter in diesel engine, and knowing that the turbo machine can lower the diesel engine exhausts.Key words：diesel, turbocharging, automotive, torque, emissions目录第一章 前 言 (I)1.1研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 工作原理 (3)1.4 技术探讨 (3)第二章 涡轮增压器选型 (5)2.1 已知参数 (5)2.2 各零部件型号确定 (5)第三章 设计计算 (12)3.1 压气机的设计计算 (12)3.2 径流式涡轮的计算 (21)第四章 设计分析及展望 (29)4.1 增压对柴油机主要参数的影响 (29)4.2 前景展望 (31)参 考 文 献 (33)致 谢 (34)第一章前言1.1研究背景由于中国巨大的汽车市场的迅速成长，汇合科技进步成果，将引领汽车行业新的大发展。
废⽓涡轮增压器涡轮结构及⼯艺设计（DOC）⽬录前.⾔ (1)1 废⽓涡轮结构设计 (2)1.1 ⼯作轮结构设计 (2)1.1.1⼯作轮结构 (2)1.2相关参数计算 (2)1.2.1 设计原始数据 (2)1.2.2废⽓在单级涡轮内的膨胀过程及效率 (2)2 废⽓涡轮⼯艺设计 (7)2.1叶轮的材料 (7)2.2 材料的获得...... . (7)2.3造型材料和造型⽅法...... .. (7)2.4零件的获得 (7)3结论 (8)参考⽂献 (9)课程设计前⾔1905 年瑞⼠⼯程师波希(Alfred Buchi)⾸先提出涡轮增压柴油机概念，这是⼀件对内燃机发展具有深远意义的⼤事，五⼗年代以来，涡轮增压技术在国内外均得到飞速的发展，它已经成为增加内燃机功率，降低单位功率重量，降低制造成本的最有效⽅法。
⾃从20世纪70年代涡轮增压在车⽤发动机上得到推⼴以后，更有了突飞猛进的发展。
⽬前，⼰被世⼈公认为内燃机技术的发展⽅向之⼀，迄今仍保持着⽅兴未艾的发展势头。
涡轮增压是⼀项新技术，⼏⼗年的发展历史有⼒地表明，涡轮增压是提⾼发动机功率和改善经济性的最有效措施，也是发动机强化的必然途径，它已成为当前内燃机发展的重要⽅向。
涡轮增压是使柴油机动⼒装置降低成本、缩⼩体积、减轻重量最成功的⽅法。
实践证明，对于安装尺⼨受限制的应⽤(如船舶、机车、卡车等)上是最受欢迎的，涡轮增压在降低⽐油耗、减少噪声以及⾼原性能等⽅⾯胜过⾮增压发动机[10]。
60年代增压技术在中速柴油机上得到普遍应⽤，使强化指标有了很⼤提⾼；70年代的⽯油危机，⼜促使经济性指标(包括降低燃油耗率和使⽤劣质燃油)得到很⼤改善：80年代各国对环境污染的限制更为严格，制定了极为苛刻的环保法规，迫使柴油机制造⼚商各⾃寻找对策以谋⽣存。
新开发的柴油机必须在诸多⽅⾯能体现出优越性，否则就⽆法适应未来剧烈的市场竞争。
纵观我国中速机的现状，应该说⼰初步具备了研究、设计和⽣产体系，但就总体⽔平⽽⾔，强化度不⾼，部分关键部件的可靠性尚待进⼀步提⾼，⾃动化程度低，减振降噪，措施尚未实际应⽤(但⾼速机上已有应⽤)，排放研究还处于议论阶段：整机的系列化和零部件的通⽤化程度较低；部分零部件如⾼压油泵和喷油器的偶件、调速器、轴⽡和活塞环等的制造⼯艺落后，质量较差，引进指标较⾼机型的这些零部件仍依赖进⼝，这些薄弱环节也限制了⾃⾏开发机型强度的提⾼。
第十三章废气涡轮增压发动机能发出的最大功率受汽缸内能燃烧的燃料的限制，而燃料量又受每循环汽缸内能吸人空气量的限制。
如果空气在进入汽缸前受到压缩使其密度增大，则同样汽缸工作容积就可以容纳更多的新鲜充量，从而可以供给更多的燃料，得到更大的输出功率。
按照提高进气密度增加功率的设想，早在1905年，瑞士的艾尔弗莱德·布奇(Alfred Biichi)就提出了涡轮增压方案，并进行了早期的柴油机定压增压及脉冲增压系统实验，1925年取得成功并获得专利。
此后瑞士的布朗·保弗利(BrownBoveri)公司在船用发动机上采用了废气涡轮增压，继之航空活塞式发动机也采用了增压技术。
而车用发动机采用涡轮增压技术较迟，主要原因是车用发动机对涡轮增压器的要求较高，不仅要求效率高，流量范围宽，能满足车辆发动机变工况的要求。
而且还要求结构简单，体积小，质量轻，造价低廉。
直到20世纪50年代后期，增压技术才广泛应用到车用柴油机上，并逐步推广到汽油机中。
目前绝大部分的大功率柴油机、半数以上的车用柴油机以及相当比例的高性能汽油机，均已采用增压技术。
一般而言，增压后发动机功率可比原机提高40％一60％，甚至更多，发动机的平均有效压力可达到3MPa。
增压技术特别是增压中冷技术，被视为提高车用发动机动力性、经济性及降低排放的有效措施。
§13—1 发动机增压的基本概念及增压类型一、发动机增压的基本概念1．增压是提高发动机升功率的有效措施提高发动机功率，特别是升功率，是提高车用发动机性能的重要途径。
发动机有效功率的表达式为：．户。
’牛巍严(13—1)式中只——有效功率；Pm*--平均有效压力；Vh--汽缸工作容积；i——汽缸数；n——转速；，——冲程数，四冲程t：4，二冲程f’2。
发动机升功率为：PL‘号lien' (13—2)由升功率的定义可以看出，升功率越大，发动机的强化程度越高，发出一定有效功率的动机的尺寸越小，它是评定发动机动力性能和强化程度的重要指标之一。
废气涡轮增压器结构设计废气涡轮增压器的结构原理是将内燃机排出的废气经过涡轮叶片的转动产生动能，然后驱动相连的压气机提高进气压力，从而使空气燃料混合物充分燃烧，提高发动机的输出功率和扭矩。
其基本结构包括废气涡轮和压气机两大部分。
首先是废气涡轮部分，其由轴承支承的轴上叠装有一系列曲线叶片的中级和高压涡轮组成。
废气从排气歧管中进入废气涡轮的进气室，经过叶轮片叶片间的激射作用，使叶轮高速旋转，并将动能转化为叶片周向和徑向速度。
相对应的高温高压废气则从叶片间的缝隙中排出。
废气涡轮通过轴将动力传递给压气机。
其次是压气机部分，压气机位于废气涡轮的后方，通过轴将废气涡轮传递的动力转化为压缩空气。
在压气机转子中，带有曲线叶片的低压和高压压气机组成了一个多级压缩结构。
进气空气经过压气机的旋转作用，被压缩并提高其压力，然后进一步被输送到发动机燃烧室中，与燃料混合后进行燃烧。
废气涡轮增压器的设计要点主要包括叶轮的选择、涡轮引导部件的设计、轴承和密封结构的设计以及系统的匹配与协调。
首先，在叶轮的选择上，需要结合发动机的特性和使用要求，选择合适的叶片数量、形状和材料，以提高扬程和效率。
其次，涡轮引导部件的设计对于传递和驱动废气涡轮的运动非常重要，需要保证流动的顺畅和高效。
然后，轴承和密封结构的设计需考虑涡轮的高速旋转和高温高压环境，要保证系统的可靠性和寿命。
最后，在系统的匹配与协调上，需要考虑废气涡轮和压气机之间的匹配关系，以及与发动机以及其他系统的协调性。
为了进一步提高废气涡轮增压器的性能，优化方法主要包括流动分析、叶轮动力学分析和结构优化。
通过流动分析可以研究流体在叶轮和引导部件中的流动状态，找出阻力和能量损失的地方，并优化流道形状和叶轮结构。
而叶轮动力学分析可以研究叶轮的振动和变形情况，从而优化叶轮结构，提高叶轮的强度和刚度。
结构优化主要是通过材料选择、减少焊缝、提高制造精度等因素来减轻叶轮重量和减少安装不平衡。
综上所述，废气涡轮增压器的结构设计需要充分考虑废气涡轮和压气机的结构原理、设计要点以及系统匹配与协调。
发动机涡轮增压器的结构优化设计发动机涡轮增压器是现代汽车中常见的一种重要的动力装置，通过增压提高进气量和发动机功率输出，有效提升汽车性能表现。
然而，由于涡轮增压器在使用过程中会产生高转速、高温度和高压力，因此其结构设计和优化至关重要，不仅需要满足汽车动力需求，还要兼顾可靠性和经济性。
涡轮增压器的基本结构涡轮增压器由两个主要部分组成：涡轮和压气机。
涡轮通常由多个叶片组成，通过高速旋转驱动压气机，将空气压缩并送入发动机。
压气机由定子和转子两部分组成，其中转子又被称为叶轮，由多个叶片组成，叶轮在旋转的同时将空气向外压缩，增加空气密度和压力。
然而，在实际应用中，由于发动机的工作环境和动态特性的差异，涡轮增压器的性能表现也会受到影响。
例如，发动机转速和负荷的不同，空气流量的大小和速度的不同，都会对涡轮增压器的压气效率和动力输出产生影响。
因此，涡轮增压器的结构设计和优化需要考虑多个因素，以确保其能在各种条件下发挥最佳性能。
涡轮增压器的结构优化设计涡轮增压器的结构优化主要涉及以下几个方面：1.叶轮结构设计：涡轮增压器的叶轮结构对其运转效率和最大转速有着直接的影响。
通常情况下，叶轮的轮毂和叶片之间的间隙越小，叶轮的承受力和刚度就越大，可以提高叶轮转速和压气效率。
同时，在叶片的设计方面，一些先进的涡轮增压器采用了曲线叶片（与传统的直线叶片相比），可以减小液体损失，提高空气动力学性能。
2.流通优化：涡轮增压器在运转过程中，需要不断将空气经过叶轮旋转并压缩，因此流通状态的设计和优化是非常重要的。
流通系统的优化，包括进口管道的流线型设计、叶轮室和出口管道的设计，以最大限度地提高流量和降低液体动态损失。
3.冷却系统设计：涡轮增压器在运转过程中会产生大量的热量，如果不及时进行散热，会造成叶轮损坏和系统过热。
因此，冷却系统的设计也是涡轮增压器优化的重要部分。
一些先进的涡轮增压器采用了冷却剂，通过冷却剂冷却叶轮室和出口管道，有效减少了系统的温度。
