涡轮增压技术论文(完整版)

涡轮增压技术在航空发动机中的应用航空发动机作为飞机的“心脏”，其性能的优劣直接决定了飞机的飞行能力和可靠性。

在航空发动机的发展历程中，涡轮增压技术的应用发挥了至关重要的作用。

涡轮增压技术的基本原理是利用发动机排出的废气驱动涡轮，涡轮再带动压气机，从而增加进入发动机的空气量，提高发动机的功率和效率。

在航空发动机中，这一技术的应用有着独特的优势和挑战。

首先，涡轮增压技术能够显著提升航空发动机的功率。

随着飞机飞行高度的增加，大气压力和氧气含量逐渐降低。

传统的自然吸气发动机在高空环境下，由于进气量不足，功率会大幅下降。

而涡轮增压技术可以通过强制增加进气压力，保证发动机在不同高度下都能获得充足的空气供应，从而维持较高的功率输出。

这使得飞机能够在高空保持良好的飞行性能，增加飞行高度和速度的范围。

其次，涡轮增压技术有助于提高航空发动机的燃油效率。

更多的进气量意味着燃烧更加充分，能够在产生相同功率的情况下消耗更少的燃油。

这对于降低航空公司的运营成本、减少对环境的影响都具有重要意义。

同时，高效的燃烧还能降低发动机的排放，符合日益严格的环保要求。

然而，在航空发动机中应用涡轮增压技术并非一帆风顺。

航空发动机工作环境极其恶劣，需要承受高温、高压、高速旋转等极端条件。

这对涡轮和压气机的材料性能、制造工艺以及冷却系统都提出了极高的要求。

例如，涡轮需要在高温废气的冲击下保持高强度和稳定性，压气机叶片则需要在高速旋转时避免发生共振和疲劳损坏。

为了解决这些问题，科研人员不断探索新型材料和先进制造技术，如高温合金、陶瓷基复合材料以及 3D 打印技术等。

另外，涡轮增压系统的控制和调节也是一个关键问题。

航空发动机在不同工况下（如起飞、巡航、降落等）对进气量和压力的要求不同，因此需要精确的控制系统来实时调整涡轮和压气机的工作状态。

这涉及到复杂的传感器、执行机构和控制算法，以确保发动机始终在最佳工作点运行，提高性能的同时保证可靠性和安全性。

发动机涡轮增压系统的设计与优化1. 前言随着环保法规的日益严格和消费者对汽车性能要求的不断提高，发动机涡轮增压技术因其能有效提高发动机的功率和燃油效率而得到了广泛的应用。

本篇目的是深入探讨发动机涡轮增压系统的设计与优化方法，以期提高发动机的整体性能。

2. 涡轮增压系统的基本原理涡轮增压系统主要由涡轮、压缩机、中冷器和控制系统等组成。

发动机排气驱动涡轮旋转，涡轮通过传动机构带动压缩机压缩进气，提高进气歧管内的压力和氧气含量，从而提高发动机的功率和燃油效率。

3. 涡轮增压系统的设计要点3.1 涡轮选型涡轮的选型是涡轮增压系统设计的关键环节。

涡轮的直径、叶轮片材料和结构设计等因素都会影响涡轮的性能。

一般来说，涡轮直径越大，进气量越大，但同时也会增加系统的重量和成本。

因此，在选型时需要综合考虑发动机的功率需求、排气温度和空间限制等因素。

3.2 压缩机设计压缩机的设计主要考虑其工作效率和喘振特性。

压缩机的效率越高，能量损失越小，系统的燃油效率越高。

喘振现象是压缩机在工作过程中出现的气流振荡，会导致系统性能下降，因此需要通过优化压缩机的设计来避免喘振现象的发生。

3.3 中冷器设计中冷器的作用是降低压缩后的高温气体温度，提高进气歧管内的氧气含量。

中冷器的设计需要考虑其散热效率和空气阻力。

一般来说，中冷器的散热面积越大，散热效率越高，但同时也会增加系统的重量和成本。

4. 涡轮增压系统的优化方法4.1 控制系统优化通过控制涡轮和压缩机的转速，可以实现对进气压力的精确控制，从而提高发动机的性能。

现代汽车通常采用电子控制单元（ECU）来实现对涡轮增压系统的精确控制。

4.2 涡轮增压器匹配根据发动机的功率需求和工作条件，合理匹配涡轮和压缩机的参数，可以提高系统的整体性能。

例如，选择适当直径的涡轮和压缩机，可以使发动机在不同的工况下都能获得最佳的进气压力。

4.3 空气动力学设计优化通过优化涡轮和压缩机的叶轮片设计，可以降低气流损失，提高系统的效率。

内燃机两级涡轮增压技术的研究近年来，随着客户要求的提高，对整车动力性、经济性、舒适性提出更高的标准，同时为了兼顾日趋严格的法规要求，两级涡轮增压技术成为增压技术的研究热点和发展趋势。

论文针对某型号两级增压柴油机进行试验，结果表明，两级增压有效提高了柴油机全工况性能，尤其是低速工况及部分负荷工况的动力性和燃油经济性。

标签：两级增压；涡轮；发动机性能0 引言随着能源与环境问题日益明显，且为适应越来越严格的排放法规要求，对内燃机的动力性与经济性提出了更高的要求。

因此，内燃机节能减排是备受关注的重大科学问题，也是国家能源战略的重要环节。

通过两级涡轮增压降低内燃机的排量，是内燃机节能和减排的关键技术之一。

1 两级涡轮增压技术的研究现状两级增压系统（Two-stage System）两级增压技术将两台涡轮增压器（大小可异同、可有无放气阀、可废气涡轮或机械、电力驱动）联合运行，通过控制系统可以按不同顺序、不同比例的多种调节措施对空气进行一级或两级压缩。

某两级涡轮增压是两个WGT增压器进行串联，通过真空调节器对增压器的高、低压技术进行控制，从而满足内燃机各工况下进气量的需求。

因此，近年来两级涡轮增压成为内燃机增压领域受到关注的热点之一。

但两级增压匹配复杂且难度大，是两级增压技术研究的主要难点。

两级增压系统有大小、类型不同的两级增压器，两级增压器之间以及它们与发动机的气动联系更为复杂，对匹配提出了更高的要求。

另外，高低压两级增压器在不同发动机工况下的运行特性及变化趋势是不一致的。

2 两级增压器性能试验及验证2.1 两级增压器性能试验论文选用某型号两级涡轮增压柴油机为研究对象，发动机主要参数见下表：2.2 试验结果：（匹配两级增压器与VGT增压器的区别）2.3 试验总结从以上图示可以看出，为兼顾低速与高速的动力性，两级增压器是非常完美的一个选择。

低速段，通过增压器高压级的工作来满足动力性；高速段，通过增压器低压级的工作来满足动力性。

提升动力性能涡轮增压技术的创新应用摘要：本文探讨了涡轮增压技术在汽车工程领域中的创新应用，重点关注了如何进一步提升动力性能。

首先，介绍了涡轮增压技术的工作原理和发展历程。

然后，探讨了现有涡轮增压技术在动力性能方面遇到的挑战。

最后，提出了一些创新应用的解决方案，包括双涡轮增压系统、电动涡轮增压器以及复合增压系统等。

1. 引言涡轮增压技术是汽车工程领域中常用的动力性能提升技术之一。

它通过增加压缩空气的入气量，提高发动机的输出功率和扭矩。

近年来，随着汽车工业的不断发展和技术的进步，涡轮增压技术得到了广泛应用。

然而，目前的涡轮增压技术仍然存在一些挑战，需要进一步创新应用。

2. 涡轮增压技术的工作原理和发展历程涡轮增压技术是利用废气能量驱动涡轮来压缩进气，从而提高发动机性能的一种技术。

它的工作原理是通过废气流经涡轮叶轮，产生旋转力矩，带动压气机叶轮，将压缩空气送入汽缸。

涡轮增压技术的发展历程经历了单涡轮增压、双涡轮增压以及电动涡轮增压等阶段。

3. 涡轮增压技术在动力性能方面的挑战虽然涡轮增压技术在提升动力性能方面取得了显著成果，但仍然面临一些挑战。

首先，传统的单涡轮增压系统存在涡轮滞后和涡轮迟滞等问题，影响了动力响应速度和输出效率。

其次，涡轮增压系统在高转速和高负载工况下易受到压气机出口温度升高的限制，导致性能下降。

此外，涡轮增压系统的压比限制、涡轮材料的耐热性等也是制约动力性能提升的因素。

4. 创新应用的解决方案为了进一步提升动力性能，涡轮增压技术需要不断创新应用。

一种解决方案是双涡轮增压系统。

它采用两个不同尺寸和不同工作方式的涡轮增压器，使得涡轮在不同转速范围内都能正常工作，提高了发动机的动力响应速度和输出效率。

另一种解决方案是电动涡轮增压器。

它通过电动机驱动涡轮旋转，可以更精确地控制涡轮的转速和压气机出口温度，提高了动力性能的稳定性和可调性。

此外，复合增压系统的应用也是一种创新解决方案，它将机械增压与电动增压相结合，进一步提升了动力性能。

AUTO PARTS | 汽车零部件柴油发动机涡轮增压技术研究丁伟　杨闯江西五十铃发动机有限公司　江西省南昌市　330200摘 要： 我国的经济水平不断提高、农业机械也不断地进行升级并且朝着大型化的方向发展极大程度的提高了工作的效率，但是随之而来的问题也变得越来越多，最严重的就是机械的运行带给环境很大的危害，造成了空气污染，从而对人们的身体健康构成了威胁，农业机械种类变得越来越丰富的数量也变得越来越多，随之增长了还有石油的价格。

因此，要做到最大程度的节约成本并且降低能源消耗和对环境的污染，必须要对柴油发动机涡轮增压技术进行进一步的升级来改善当今这一局面。

关键词：柴油　发动机　涡轮增压1　引言这各种机械的不断出现使柴油发动机的应用也变得越来越广泛，但是，柴油的价格却不断的提高，必须要寻找出一个正确的使用方式最大程度降低成本提高经济效益，同时还要做到减少能量的消耗。

给运营者带来更大的经济利益，加强对柴油发动机的保养工作及时地进行清理，尤其是发现缺陷时一定要及时弥补，避免在将来造成更大的损失。

对于安全隐患也是一样，如果不及时处理可能会威胁人的生命安全和财产安全，要经常性地做一些检查已经有了不少涡轮增压技术使用不当造成动力下降能耗提升的问题，这样不仅会缩短柴油发动机的使用寿命，而且造成不同程度的磨损，还会产生一些故障，本文将对柴油发动机涡轮增压技术中碰见的一些问题和具体的使用方法进行进一步的分析和讨论。

2　柴油发动机涡轮增压器原理涡轮增压器主要是用于提升燃料的使用率，让燃料进行充分燃烧减少浪费。

这样一来就可以有效降低成本，相当于一种空气压缩器，能够让燃料使用得更高效，空气量是影响燃料燃烧的一个重要因素，空气量不断增多，燃料的燃烧也将会随之受到限制。

涡轮增压器的空气压缩程度较大可以有效地促进燃料的燃烧。

涡轮增压器由两部分组成，它们分别是涡轮室和增压器，涡轮是把排气口和排气管相连，把进气口和排气歧管连接在一起。

引言概述：涡轮增压器是一种通过利用废气能量来提高发动机吸气压力和进气密度的装置，从而增加发动机的动力输出。

在汽车行业中，涡轮增压技术已经得到广泛应用，因为它能够提供更高的功率输出同时降低油耗和减少排放。

本文将详细介绍涡轮增压器的设计原理和方法，旨在为涡轮增压器的毕业设计提供指导和建议。

正文内容：一、涡轮增压器的工作原理1.1能量转换过程的基本原理1.2涡轮增压器的组成和结构1.3流体力学和热力学理论在涡轮增压器中的应用二、涡轮增压器设计的基本步骤2.1预估所需增压比2.2确定涡轮尺寸与特性曲线2.3选择适当的涡轮材料和制造工艺2.4确定压气机的性能参数2.5设计涡轮增压系统的配套部件三、涡轮增压器的性能评估3.1性能指标的分类和定义3.2实验方法和测试设备的选择3.3分析测试结果并进行性能评估3.4优化设计和改进措施的探索四、涡轮增压器的问题和挑战4.1过热和过冷现象的解决办法4.2高压比下的增压效率和热效率问题4.3涡轮增压器的损耗和寿命问题4.4噪音和振动的控制方法五、涡轮增压器的应用案例5.1汽车发动机的涡轮增压系统5.2航空发动机的涡轮增压器设计5.3工业领域中的涡轮增压器应用5.4涡轮增压技术在超级跑车中的应用总结：设计的关键是在充分理解涡轮增压器的工作原理和应用场景的基础上，选择合适的设计方法和工具。

涡轮增压器的性能评估是设计过程中不可缺少的一部分，需要准确评估其增压效率、热效率和性能指标，以便进行优化设计和改进措施的制定。

涡轮增压技术在汽车、航空和工业领域中的应用广泛，通过不断的研究和创新，可以进一步提高涡轮增压器的性能和可靠性。

本文通过对涡轮增压器设计的详细介绍和分析，旨在为涡轮增压器的毕业设计提供指导和建议，希望能够对涡轮增压器设计的研究和应用有所帮助。

我国内燃机车柴油机涡轮增压技术的研究与发展柴油机作为内燃机车推动力量的核心，是车辆性能的重要指标，其中的涡轮增压技术也是柴油机性能的核心技术。

因此，研究柴油机涡轮增压技术及其在我国内燃机车车上的应用发展，对于提高车辆性能，促进内燃机车发展具有重要意义。

涡轮增压技术是一种有效能源利用技术，其原理是利用涡轮增压装置将压缩机产生的压缩空气做功现象放大，以提高柴油机的功率和转速。

这种技术由英国工程师格拉斯于1903年提出，以后经过不断发展，已成为当今最重要的柴油机性能改进技术。

在中国，涡轮增压技术逐步应用于国家火车、汽车和工程机械等领域，但由于技术难度较高，这种技术应用较晚，且发展不够完善。

为了更好地发展柴油机涡轮增压技术，目前，国内科学家正在从多个方面进行研究。

首先，通过加强实验研究，不断探索新的涡轮增压技术。

目前，科研人员正在尝试利用多晶硅、陶瓷和新型金属材料等技术，来研究新型涡轮增压装置和传动机构，提高涡轮增压装置的增压比，使其对柴油机性能的改善能力更加有效。

其次，加强集成化设计研究，开发最优的涡轮增压系统。

国内科研人员结合汽车应用设计，综合考虑车辆性能和经济性，尝试开发更高效、更经济的涡轮增压系统，这将有效提高柴油机的性能。

再者，通过对柴油机性能和尾气排放特性的分析，改进涡轮增压技术。

针对有关柴油机性能和尾气排放方面的问题，通过对涡轮增压系统结构参数和工艺参数的调整，改善柴油机排放性能，使其具有更高的能量利用率，从而满足法规要求。

最后，不断创新柴油机涡轮增压控制技术，使其更加切合实际。

随着汽车技术的不断发展，汽车的变速箱结构越来越复杂，节能减排要求也越来越高，因此，研究人员正在尝试利用智能技术和先进的控制技术，来实现柴油机涡轮增压控制的智能化，使其对车辆性能的改善更加得心应手。

我国内燃机车柴油机涡轮增压技术的研究与发展，受到了政府部门、学术界以及柴油机制造企业的高度重视。

政府部门提供了科研、税收和财政优惠政策，联合学术界积极推动科研进步，柴油机制造企业也加大了投资力度，以加快技术研发与改良。

航空发动机涡轮增压器的研究与设计航空发动机涡轮增压器是一种重要的航空发动机零部件。

它的主要作用是在飞机高空飞行时，通过压缩空气增加进气量，提高发动机燃料燃烧效率，从而提高飞机的飞行性能。

因此，涡轮增压器的研究与设计对于提高航空发动机性能至关重要。

涡轮增压器的研究可以追溯到20世纪初期。

当时，航空工业正处于探索飞机高空飞行的新阶段，而涡轮增压技术作为实现高空飞行的关键技术之一，受到了广泛的关注。

随着航空工业的发展，涡轮增压技术也不断进步。

现在，涡轮增压器已经成为了现代航空发动机必不可少的核心部件。

涡轮增压器的基本原理是利用涡轮叶轮旋转产生动能，驱动压气机压缩空气，提高进气量。

在涡轮增压器的设计中，需要考虑多种因素，如进气量、出气温度、压强等参数。

同时，还需要考虑涡轮增压器的材质和工艺技术等问题。

这些都需要通过精密的计算和实验，才能得到一个最佳的设计方案。

在涡轮增压器的研究中，最重要的是优化涡轮叶轮的设计。

涡轮叶轮是涡轮增压器的核心部件，决定了其效率和性能。

目前，涡轮叶轮的设计主要采用计算机辅助设计技术，通过数值模拟和实验验证，不断改进叶轮的结构和材质，提高其效率和寿命。

同时，在涡轮增压器设计中，还需要考虑反推装置的设计。

反推装置是一种在飞机着陆时将排气返流使飞机减速的设备。

反推装置和涡轮增压器的设计密切相关，两者需要协调工作才能实现最佳效果。

另外，涡轮增压器的研究还需要考虑其维护和保养。

涡轮增压器是一种高精度的机械设备，需要定期维护和检修，以保证其正常运行和长期使用。

同时，涡轮增压器的保养还需要考虑环境因素，如高温、高压等。

综上所述，航空发动机涡轮增压器的研究与设计非常重要。

只有不断优化设计，才能提升涡轮增压器的性能和效率。

同时，维护和保养也是不可忽视的问题，只有保证其正常运行，才能保证飞机的安全和稳定飞行。

浅析柴油机废气涡轮增压器的论文浅析柴油机废气涡轮增压器的论文[摘要]为提高发动机的功率，降低油耗，废气涡轮增压器被广大泛的使用在一些重型汽车的发动机上，本文通过分析了废气涡轮增压器的工作原理，结构特点，进一步的剖析了柴油机经增压后性能及结构上的变化。

阐明了增压器使用注意事项和常见故障排除，对于正确使用增压器提供了理论依据。

[关键词]柴油机废气增压器原理结构特点现在一些重型汽车的柴油发动机上广泛应用废气涡轮增压器，其目的是尽可能地利用废气的能量在涡轮中增大发动机的进气密度，提高进气压力，并相应的增加喷油量，就可以在基本结构变化不大的情况下，增大柴油发动机的扭矩和功率。

从而可以减少排气污染和降低油耗率。

一、工作原理柴油机排出的高温和一定压力的废气经涡轮壳进入喷嘴，将废气的热能及压力能变成动能，并以一定的方向流向涡轮叶轮，从而使涡轮高速旋转，带动同轴上的压气机叶轮亦高速旋转，新鲜空气经过空气滤清器被吸入高速旋转的压气机叶轮，使气流速度增加，压力提高，再经过扩张器与压气机壳，使气流的动能变成压力能，压力进一步提高，增大密度的空气最后进入发动机的进气管，以实现进气增压提高发动机功率的目的。

二、基本结构涡轮增压器主要由压气机和涡轮两部分组成。

压气机主要包括单级离心式压气机、扩张器和压气机壳；涡轮部分主要包括涡轮壳、单级径流式涡轮。

涡轮轴与涡轮是采用摩擦焊接连成一体。

压气机叶轮以间隙配合装在涡轮轴上，并用螺帽压紧。

涡轮与轴总成、压气机叶轮经过精确的单体动平衡，以保证高速旋转下正常工作。

增压器的转子支承是采用内支承型式，全浮动式浮动轴承位于两叶轮之间的中间体内，转子的轴向力靠止推轴承端面来承受。

在涡轮端和压气机端均设有密封环装置。

压气机端还有挡油罩以防止润滑油的泄漏。

增压器采取压力润滑。

润滑油从机身上主油道进入进油口，进入润滑系统，然后通过回油管流回发动机油底壳。

三、废气涡轮增压器的特点1、废气涡轮增压器滞后现象，由于废气涡轮的工作相对于发动气缸内的工作有一定的迟后，同时，由于涡轮、压气机叶轮高速旋转的惯性，使发动机变工况时，响应迟缓，排烟增加，汽车的加速性较自然吸气稍差。

机械与电子　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　

浅析涡轮增压技术　李静黑中垒　（黄河交通学院，河南焦作４５４９５０）　

【摘要】目前大部分的家庭轿车上都装配有涡轮增压系统，本文主要论述涡轮增压系统的概念及发展历程，以及不同增压系统的优缺点，　并重点阐述了废气涡轮增压和电机涡轮增压这种目前应用较为广泛的增压系统。　【关键词】涡轮增压；废气增压；电机增压　

１　增压的概念及发展历程　涡轮增压．其英文名字为Ｔｕｒｂｏ．当我们在车辆尾部看到Ｔｕｒｂｏ或　者Ｔ这样的字母．表明该车采用的发动机就是涡轮增压发动机。　涡轮增压（Ｔｕｒｂｏ　Ｂｏｏｓｔ１．是一种利用内燃机（１ｎｔｅｍａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ）￣作所产生的废气驱动空气压缩机（Ａｉｒ－ｅｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）的技术　涡轮增压器最早应用于飞机引擎上．其发明者是瑞士工程师比　希　直到１９６１年通用汽车公司才将涡轮增压器装在其生产的某种车　型上　而２Ｏ世纪７Ｏ年代才真正成为涡轮增压器的一个转折点．当时　装配增压发动机的保时捷９ｌｌ问世　但真正让涡轮增压技术焕发青春　的是瑞典ＳＡＡＢ萨博公司．它在１９７７年推出的ＳＡＡＢ９９车型将涡轮　增压技术传播的更广．不过当时的涡轮增压器仅装配在小车的汽油发　动机上面。直到８０年代中期，欧美的卡车制造商才将涡轮增压技术应　用在柴油机上．而国产车则是最近这几年才开始流行带涡轮增压器车　型的　

２涡轮增压的分类　涡轮增压从工作方式上大致可以分为以下几种类型：　（１）废气涡轮增压系统。发动机与增压器没有任何机械上的关系．　其压气机主要利用发动机的废气来驱动涡轮维持动力。一般情况下．　增压压力能达到１　８Ｏ～２００ｋｐａ，甚至３００ｋｐａ，通过增设空气冷却装置　给高温压缩空气实施冷却　从而应用发动机排出的废气达到增压目　的。这种增压系统目前应用最为广泛。　其主要优点是：提高的功效比机械增压要大。　主要缺点：因油门的开启速度略快于发动机的动力输出速度．所　以存在“涡轮迟滞”：另外发动机尾气从汽缸中被排出后需要推动涡　轮，使废气在排气管道运动的过程中遇到阻碍．增加了排气背压，影响　汽缸排气的顺畅性　（２）机械增压系统。通过发动机的曲轴和皮带相连，发动机工作　时，曲轴输出动力来增压器转子的旋转，空气被加压后吹到进气道中。　主要优点：由于发动机转速和增压器转子的转速是速度同步的．　所以不会存在超前或滞后现象．发动机动力输出流畅而且稳定。　主要缺点：摩擦力大，动力消耗厉害，增压效率低。　（３）气波增压系统：是利用高压废气的脉冲气波来迫使空气压缩　优点：增压性能好、加速性好。　缺点：整个增压装置比较笨重．不适合安装在体积较小的轿车里　面。　（４）电机增压　其技术与废气涡轮增压技术相类似　与气动增压（汽波增压／废气　增压）及机械增压的主要区别在于：增压的动力来源不同。气动增压是　利用尾气增压．机械增压利用发动机的动力增压．电机增压则利用的　是车载电池来带动电机一空气压缩器　目前此技术已经被应用于家庭　轿车上。　优点：（１）与气动增压方式相比其运行性能更加稳定。　（２）原理及构造更加简单．改装方便　（３）经济性价比高．可以节省很大的成本　缺点：（１）增压功率相对较低。与机械增压和涡轮增压相比，因为　车载电池的功率限制．一般增压只能增幅１２％～１６％。　（４）缩短车载电池的使用寿命。　（５）Ｎ２０增压（氮氧增压）　氮氧增压是将一氧化二氮（Ｎ２ｏ）强制灌人引擎中，一氧化二氮受热　之后会分解成两个氮分子和一个氧分子．分解出来的氧分子就可以增　加混合气中氧的浓度．使引擎产生更大的动力　其与其他增压方式的是：氮氧增压是直接通过燃烧介质来增压　

发动机论文 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN] 南京理工大学紫金学院课程论文 课程：现代汽车发动机原理 课程论文题名：发动机增压技术 作 者：徐杨 南京理工大学 紫 金 学 院 2015年 1 月 发动机增压技术

徐杨 摘要：主要研究发动机增压技术的应用现状、工作原理、技术特点。

论述了发动机增压技术的作用和目的以及增压方式分类。 论述了发动机涡轮增压技术发展趋势及前景。 关键词：发动机增压技术，作用和分类，发展趋势 引言 随着现代科学技术的高速发展，对于发动机的功率要求也越来越高，因此就需要不断提高发动机的动力性。 提高发动机升功率的最有效措施是提高发动机进气管中的冲量密度，即采用增压技术。增压按其定义是在增压器中压缩进入发动机进气管前的冲量，增加进气管中冲量的密度，使得进入汽缸的实际进气量比自然吸气发动机的近气量多，来达到增加发动机功率的目的。增压器所需能量来源的不同，一般可分为机械驱动式增压和废气涡轮增压两类。机械增压将使内燃机的机械效率降低，废气涡轮增压是最有效的增压方式。经过百年的不断发展，涡轮增压技术已经日趋成熟和完善。随着涡轮增压技术的普及、深入，有关涡轮增压方面的新技术、新工艺、新材料、新理念开始不断涌现。 涡轮增压器根据废气在涡轮机内不同的流通方向，可分为径流式涡轮与轴流式涡轮两大类。大中型柴油机多采用轴流式涡轮增压器，而对于车用内燃机则采用径流式涡轮增压器。径流式涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机这两个主要部分，以及支承装置、密封装置、冷却系统、润滑系统所组成。 车用汽油机的速度和功率范围宽广，工况变化频繁，扭矩储备要大，这些在采用废气涡轮增压后，不采取特殊措施，会限制它的推广。对增压汽油机来说，进入汽缸的混合气，因受压气机压缩的影响，其温度一般要比非增压高。又由于增压汽油机的热负荷高，燃烧室和气缸的壁面温度较高，对新鲜充量的热辐射和热传导都将增加，这也会导致焰前反应的增加，促使正常燃烧速度增加，但对未燃混合气的压爆作用也增强。 随着新材料、新技术、新理念的出现，发动机增压技术正朝着高效率，精减系统的零部件，简化在机器上的安装，延长大修间隔期，减少维修工作量及维修工时，保证在整个寿命周期更低的运行成本的趋势 不断发展。 本文主要讲述了发动机增压技术的发展，工作前景以及分类和作用，还有涡轮增压技术的发展趋势及前景。 1 发动机增压概述 1.1 发动机增压的作用和目的 随着科学技术不断发展和进步，现代社会对各种动力装置的动力性能要求越来越高。对汽车的动力要求更加迫切，因此就需要不断提高汽车发动机的强化程度。 所谓增压，就是借助于装在发动机上的专用增压装置，预先压缩进入气缸的空气，以提高进入气缸中的充气密度。增压的作用是在气缸容积一定的情况下，充气密度越大，新鲜空气的绝对量越大，就可以喷入较多的燃料进行燃烧，发动机就能发出更大的功率。 1.2 发动机增压方式 发动机增压按其增压方式可分为四类: （1） 用专门增压装置的增压，包括惯性增压、动力增压、谐波增压等; （2） 机械增压:通过发动机直接驱动压气机，以提高进气压力的增压方式。 （3） 发动机废气能量驱动增压器，分废气涡轮增压和气波增压两种; （4） 复合增压，同时采用机械式和废气涡轮式两种形式的增压。 1.2.1 机械增压 机械增压器由发动机曲轴经齿轮增速器驱动或经同步齿形带及电磁离合器驱动。早期较多采用离心式压气机，近年来发展了各种转子式、叶片式增压器。 1.2.2 涡轮增压 废气涡轮增压是将发动机排出的部分能量转化为机械能，从而带动同轴的压气机叶轮旋转，压气机将压缩后的空气充入气缸实现增压。 2 发动机增压技术应用现状及特点

涡轮增压器叶轮的气动性能分析与优化设计引言：涡轮增压技术作为现代内燃机领域的重要技术之一，可以显著提高发动机的动力性能和燃烧效率。

涡轮增压器是涡轮增压系统的核心部件，而叶轮作为涡轮增压器的关键构件，对于涡轮增压器的性能表现起着至关重要的作用。

本文将对涡轮增压器叶轮的气动性能进行分析与优化设计，探讨叶轮的设计参数对增压器性能的影响，并对叶轮的优化设计方法进行探讨。

一、涡轮增压器叶轮的工作原理涡轮增压器通过利用发动机排气流的动能，驱动叶轮的高速旋转，从而压缩进气空气，增加进气的密度，提高发动机的进气效率。

涡轮增压器叶轮的工作原理可简单归纳为动能转移原理和增压原理。

动能转移原理是指发动机的排气流动能被叶轮转化为了叶轮的旋转动能。

当发动机排气流通过进气道进入涡轮增压器后，进入叶轮，流经叶轮叶片的流体可以给叶轮叶片施加一个作用力，从而使叶轮转动起来。

增压原理是指涡轮叶轮的旋转速度越快，排气流的动能转化效果越好，从而使进气流的压力增加，进而提高发动机的进气效果。

通过增加进气空气的密度，可以提高发动机燃烧室内的氧气含量，使燃料充分燃烧，提高发动机的功率和热效率。

二、叶轮的设计参数及其对增压器性能的影响叶轮的设计参数包括叶片数量、叶片厚度、叶片形状、叶片间距等。

这些参数的选择会直接影响涡轮增压器的增压性能和效率。

1. 叶片数量：叶片数量的选择对涡轮增压器的性能有着重要的影响。

叶片数量越多，涡轮叶轮的流道面积越小，气流在叶轮上的作用时间越长，增压效果相对优化。

但是过多的叶片数量会增加叶轮叶片之间的摩擦阻力，导致涡轮叶轮转速下降，影响增压器的增压效率。

因此，叶片数量选择应适度，综合各方面性能要求。

2. 叶片厚度：叶片厚度对涡轮叶轮的结构强度和气动性能都有着重要的影响。

叶片厚度越大，涡轮叶轮的结构强度越高，但气动性能会有所下降。

叶片厚度越小，气动性能越好，但结构强度会下降。

因此，叶片厚度的选择需要在结构与性能之间做出平衡。

涡轮增压器的性能分析与优化设计涡轮增压器是一种广泛应用于内燃机中的动力系统，它通过利用废气能量来增加进气量，提高发动机的功率输出。

在汽车工业中，涡轮增压技术已经成为提高汽车动力性能和燃油经济性的重要手段之一。

本文将对涡轮增压器的性能分析与优化设计进行探讨，希望能够为相关行业的研究人员提供一些参考。

第一部分：涡轮增压器的工作原理与性能特点涡轮增压器是一种基于流体动力学原理的装置，它通过利用废气的动能来带动涡轮旋转，从而使压气机产生高压气体。

涡轮增压器的工作过程可以简单地描述为废气经过涡轮增压器进气口进入涡轮室，在涡轮的作用下产生动力输出，而后经过压气机进入内燃机进行燃烧。

涡轮增压器的性能特点主要表现在以下几个方面：1. 压气机效率：涡轮增压器通过高速旋转的涡轮将废气的动能转化为压缩气体，而压气机效率则决定了涡轮增压器的工作效果。

压气机效率越高，涡轮增压器的压缩比就越大，增压效果也越明显。

2. 涡轮效率：涡轮效率反映了涡轮将气体的动能转化为机械能的能力。

涡轮效率越高，涡轮增压器的工作效率就越高，能更好地提高发动机的功率输出。

3. 涡轮惯性：涡轮惯性是指涡轮增压器响应外部气流变化的能力。

涡轮的惯性越小，涡轮增压器的响应速度越快，能更好地提供动力支持。

4. 叶轮设计：叶轮是涡轮增压器的核心部件，其设计影响着增压器的性能和效果。

合理的叶轮设计能够提高压力比和效率，减小涡轮回转损失，从而提高涡轮增压器的功率输出。

第二部分：涡轮增压器性能分析涡轮增压器性能分析是研究涡轮增压器工作过程中各种性能参数的方法和技术，在优化设计和改进中起着重要的作用。

下面将对涡轮增压器的性能分析方法进行简要介绍：1. 流体动力学模拟：采用数值计算方法，建立涡轮增压器的数学模型，对流体在涡轮增压器中的速度、压力等参数进行计算和分析。

通过模拟不同工况下的流动状态，评估涡轮增压器的性能。

2. 实验测试：通过实验室测试或现场试验的方式，对涡轮增压器的性能进行测量和分析，获取涡轮增压器在不同工况下的参数和工作效果。

发动机涡轮增压技术研究随着我国近几年农业机械的发展与进步，农业的机械化率也在不断的提高，农业机械正向着大型化方向迈进。

但是，近几年随着机械的增多，以及世界石油价格的不断上涨，空气污染现象的不断增多，“如何有效地利用能源”这一课题也展现出来。

由于涡轮增压这一新的技术可以很好地提高发动机的燃烧率，从而减少有害气体的排放量，特别是在空气稀薄的高原地区，空气密度对发动机性能影响很大，海拔高度每升高1000米时，发动机功率会下降8%到10%左右，油耗增加4%到5%左右。

如果使用涡轮增压器，就可以减少对发动机性能的负面影响。

而且增压器消耗的功率是由发动机排出的废气提供的，并不消耗发动机输出的有效功率。

所以，近年来这一技术应运发展起来。

一.涡轮增压器的原理涡轮增压器（Turbo）是由涡轮室和增压器组成的机器。

涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。

废气涡轮增压器增压器实际上是一种空气压缩器。

发动机是靠燃料在气缸内燃烧作功来产生功率的，输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制，所产生的功率也会受到限制。

涡轮增压器是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮（位于排气道内），涡轮又带动同轴的叶轮（位于进气道内），叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。

当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，空气的压力和密度的增加可以燃烧更多的燃料，相应同等的燃料量就会燃烧的更加的充分和彻底了，这样在同样的燃料的情况下就可以增加发动机的输出功率了。

二.涡轮增压器的分类涡轮增压从工作方式上基本上可以分为以下几种系统。

1.废气涡轮增压系统：利用发动机排出的废气达到增压目的。

增压器与发动机无任何机械联系，压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动。

一般增压压力可达180～200kPa，或300kPa左右，需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。

学生毕业论文及过程资料专业：____汽车运用技术_____班级：______082102_________学号：_________03__________姓名：____陈广集_____汽车学院2011年6月浙江交通职业技术学院学生毕业设计（论文）选题汇总表系（分院）：汽车学院专业：汽车运用技术班级：082102指导教师：吕凤军序学号姓名选题名称备注（自选/指定）号1 08210203 陈广集关于发动机涡轮增压技术的分析自选毕业设计（论文）任务书陈广集同学：经系（分院）毕业设计（论文）工作小组研究，现确定你的毕业（设计/论文）题目为：关于发动机涡轮增压技术的分析。

其主要研究内容：涡轮增压的历史、发展及其市场前景。

对于涡轮增压的各种形式、优点和缺点的分析，涡轮增压发动机的保养与维护。

需要查阅的参考文献[1]徐立汉，朱建江.废气涡轮增压器的正确使用[J].柴油机，2002，（06）[2]李良、雷钧等.增压器金属密封件结构性能分析[J].北方交通大学学报，2001，（04）[3] 陆家祥.柴油机涡轮增压技术[M].北京：机械工业出版社，1999.09进度要求及工作内容：资料查阅阶段：2010年3月15日～2010年3月25日，结合工作岗位，收集、查阅与论文题目有关的资料；开题报告阶段：2010年3月26日～2010年4月15日，搜集资料，完成并提交开题报告；初稿阶段：2010年4月16日～2010年4月30日，形成毕业论文初稿；修改定稿阶段：2010年5月26日～2010年5月30日，在指导教师的审核下，完成终稿。

请你按《毕业设计（论文）教学工作规范》的要求，做好各项工作，确保任务的圆满完成。

指导教师(签名)：年月日毕业设计（论文）开题报告题目：关于发动机涡轮增压技术的分析系（分院）：汽车学院专业：汽车运用技术指导教师：吕凤军（讲师）报告人：陈广集2011年4月15日本课题研究的意义涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器(Tubro)实际上就是一个空气压缩机。

车用涡轮增压技术的现状与发展前景摘要：涡轮增压技术从提出至今，已有百年的历史，经过不断地改进与完善，它已被广泛应用于各个工业领域，特别是汽车行业。

鉴于该技术的重要性，本文的主旨就在于通过深入探讨涡轮增压技术在汽车行业的运用，从而对该技术的现状进行基本归纳与总结。

为此，本文首先回顾了车用涡轮增压技术的发展历程，随后通过重点介绍当前车用涡轮增压器在技术、工艺和材料等方面取得的成果。

对该技术的发展现状做出归纳总结，进而对涡轮增压技术在汽车行业的未来发展方向进行基本展望。

关键词：涡轮增压技术、车用涡轮增压技术、涡轮增压器、爆震0 引言自涡轮增压技术概念提出至今已有百年时间了，在这百年的时间里，涡轮增压技术经历了轴流式、径流式、混流式及配置放气阀、电机等自身的不断改进，其在航天、航海及陆地机械上得到了广泛的应用。

特别是车辆的广泛应用及当前人们对车辆节能、功率和环保要求的不断提高，为车用涡轮增压技术的应用、发展和进步提供了广阔的空间和需求。

l 汽油机废气涡轮增压研究意义增压技术首先在柴油机领域得到发展，目前工业发达国家大中功率柴油机已全部采用增压技术，中小型车用柴油机增压也达80％。

汽油机增压的发展相对较晚，技术水平也落后于柴油机。

20世纪70年代末国外汽油机开始逐渐采用增压技术，并得到了迅速的发展和完善，1990 年美国生产的汽油机已有1／4 采用了增压技术，1992年国际市场上出售的汽油机有15％采用增压技术，目前国外的汽油机增压正处于完善和推广应用阶段。

内燃机增压的先进技术主要集中于美国、德国和日本。

相对于柴油机而言，汽油机在小排量，尤其是轿车发动机领域，有其独特的应用优势及地位，所以汽油机的增压研究对于节约能源及提高汽车性能都具有重要意义。

2 汽油机废气涡轮增压研究现状汽油机增压的发展相对较晚，技术水平也落后于柴油机。

我国2 0 世纪7 0 年代末开始研究汽油机增压，并在CA-10B 和DG26100-12机型上取得成功。

题目可变几何涡轮增压器的研究与设计可变几何涡轮增压器的研究与设计摘要：普通发动机在低速时不能产生所期望的高增压压力。

普通涡轮增压器与车用柴油机的匹配，在实际应用中主要存在问题为：低速转矩不足；低速和部分负荷时经济性差；起动、加速性能差；瞬态响应性迟缓；冒烟严重。

对可变几何涡轮增压器(VGT)展开研究，可以解决常规涡轮增压柴油机存在低速转矩不足、部分负荷经济性差以及瞬态响应迟缓等问题这些问题对发动机都有着十分重大的意义，如果将解决了这些问题，对发动机性能的提升将会是十分巨大的，这也正是可变几何发动机的巨大潜力所在。

增压器的设计内容复杂，一般方法需要梳理和总结。

本文系统总结增压器设计的一般方法，利用这些方法和国家标准设计出可变几何涡轮增压器的各个参数。

关键词：增压器；涡轮增压器设计；可调喷嘴环控制；可变几何涡轮增器（VGT）；The variable geometry turbocharger research and designAbstract：Ordinary turbocharged system exist many problems; engine speed cannot produce expected high pressurization pressure. Specific to ordinary turbocharger and automotive diesel engine matching, in actual application the main existing problems is: low torque is insufficient;Low Performance in the partial load moment; Startup, acceleration performance is poor; The transient response large delay;Smoked excessively Research for variable geometry turbochargers (VGT), which can solve the existing conventional turbocharged diesel engine torque insufficiency at low speed, part load performance is poor, and slow transient response etc. These problems in engine are very important sense, if will solve these problems, the ascension of engine performance will be improve largely, and this is why variable geometry engine in the huge potential.The general method of turbocharger design, requires to comb and to summarize. This paper summarizes the general method of turbocharger design. Design the various parameters of the variable geometry turbocharger, by of these methods and national standard.Keywords: supercharger; Turbocharger design; Adjustable nozzle ring; Variable geometry turbochargers（VGT）;目录摘要及关键词 (I)Abstract and keywords (I)1 绪论 (1)1.1增压技术以及主要的增压类型 (1)1.2涡轮增压器的发展现状 (2)1.2.1 涡轮增压器历史 (2)1.2.2 现今车用涡轮增压器的特点 (3)1.2.3 车用涡轮增压器零部件改动与革新 (4)1.3传统涡轮增压器与可变几何涡轮增压器 (5)1.3.1 传统涡轮增压器的问题 (5)1.3.2 解决这些问题曾经采用过的方法 (6)1.3.3 可变几何涡轮增压器 (7)1.3.4 可变几何涡轮增压器的优势 (9)1.3.5 可变几何涡轮增压器的国内外研究现状： (9)1.4本文研究内容 (11)2 一般径流涡轮增压器的设计方法 (12)2.1设计思路 (12)2.1.2 径流涡轮增压器基本工作原理 (12)2.2静子初步设计 (13)2.2.1 涡壳 (13)2.2.2 导流叶片 (15)2.2.3 叶轮设计 (17)2.2.4 叶轮进口设计 (18)2.2.5 比转速在设计中的应用 (23)2.2.6 本章小结 (25)3 涡轮增压器和发动机的匹配 (26)3.1常规涡轮增压器与发动机的匹配 (26)3.1.1 发动机与涡轮的匹配 (26)3.1.2 压气机与涡轮的匹配 (26)3.1.3 发动机与增压器的匹配 (27)3.2VGT与发动机的匹配要求 (27)3.3可变喷嘴环和发动机匹配 (28)3.4本章小结 (29)4涡轮增压器设计 (30)4.1设计基本初始数据 (30)4.2涡轮轮径与原始最大叶高的选择 (30)4.2.1 涡轮进气参数的确定 (30)4.2.2 轮径的算选与确定............................................ 31 4.3 涡轮叶片按高度分档的方案选择 ................................... 32 4.4 叶片扭曲规律的选择 ............................................. 34 4.5 叶栅设计与叶片造型 ............................................. 34 4.5.1 沿叶高各截面叶栅的设计...................................... 34 4.5.2 导叶和动叶数目的选取........................................ 35 4.5.3 叶片各截面轴向宽度B 的选取.................................. 35 4.5.4 攻角和落后角的选取.......................................... 36 4.5.5 叶形进、出气半径1r 和2r 的选取 ................................ 36 4.5.6导叶径向线的选取 ............................................ 36 4.6 涡轮叶片的强度计算 ............................................. 36 4.7 本章小结 ....................................................... 38 5 总结与结论 ......................................................... 38 6 结束语 ............................................................. 39 参考文献 ............................................................. 41 附件1 实习报告附件2 柴油机外形图(CAD, 1#) 附件3 涡轮涡壳(CAD, 3#) 附件4 涡轮叶片(CAD, 3#)符号说明A 面积，m2B 叶栅轴向宽度，mC 压气机D 直径，mE 杨氏模量，PaF，f 截面积，m2G 质量流量，kg/m3J 热功当量，W/m2·KH 绝对总焓，JL 高度或长度，mM 马赫数P压力，NQ 热通量，w/m2Re雷诺数T 绝对温度，Ka 音速，m/sb 叶形的弦长，mc 比热；绝热流速，m/sg 重力加速度，m/s2h 焓，Ji进气攻角，n 转速，rpmn g比转速，P压强，J/kgr 半径，ms 熵，J/Kt 栅距，m2u 圆周速度，m2/sv比容，kJ/kg·°C，w 相对速度z 叶片数希腊文ω每秒钟转速，rad/mη效率α绝对气流角β相对气流角π增压比或膨胀比ρ密度，kg/m3ξ损失系数θ导风轮叶片张角λ速度比γ比重ν运动粘性系数，m2/sμ动力粘性系数，kg/m·s 上角标* 滞止度“_”表示流面微分下脚标ax 轴向ad 绝热状态C 压气机cr 临界状态mean 平均值max 最大min 最小n 法向o 进口状态P 定压；叶栅压力s 等熵，叶片吸力面t 顶部T 涡轮v 定容ω表示相对坐标0 涡轮进口状态1 涡轮导叶出口2 涡轮动叶出口1 绪论1.1增压技术以及主要的增压类型增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。