汽油机的涡轮增压
涡轮增压技术在汽油发动机上的应用
０ 引言
一
般 的汽油机 采用 “ 自然 吸气 ”的工作 方式 ， 这种 方式 是
利界 的大 气
压 力 ， 混合气压入汽 缸。然而 ， 将 受各种 因素影响汽缸 的进 气 量很难 达到 １ ０ ０ ％。依 实测 数据 ， 一般汽 油机 的容积 率约 在 ６ ％ ～ ７ ％。 即使 设计精 良的 发动 机也 只 能达到 ８ ％ 左 ０ Ｏ ０
图 １废 气涡 轮 增 压 器 原 理 图
成， 通过 涡轮 增压器 （ 一种 空气压缩 机 ） 压缩 空气 ， 由中冷器 对压 缩后 的空气进 行冷却。
涡轮 增压 器 由涡 轮 室和 增压 器组 成 。涡 轮室 的进 气 口
１ 排 气管 ；一涡轮 ；一喷嘴环 ；一涡轮 壳 ；一 一 ２ ３ ４ ５ 转子轴 ；一 ６ 进 气管 ：一轴承 ：一扩压 器：一压 气机 叶轮 ： 一压 气机 壳 ； ７ ８ ９ １ ０
右 。而容 积率每 提高 １ ， ％ 发动机 的输 出功 率 约能提高 ３ ％。 所 以最 初只应 用在航 空发动 机、 柴油机 及赛 车用汽油 机上 的
涡轮增压技术越来 越多地 出现在普 通轿车 的汽油 机上。
１ 涡 轮增 压器 的结构
汽油机涡 轮增 压系统是 由涡轮增压器和 中冷器两部分组
最 后 排入 大气 。这 时与涡 轮 ２同 装在 一根 转子轴 ５上 的压 联接 。 气 机叶轮 ９ 以相 同的速度 ， 也 将经 空气滤清器 滤清过 的空气 中冷器是涡轮增压 系统 的一部 分。空气被 高比例压缩后 吸入压 气机 壳 １ 。 高速旋 转的压 气机 叶轮 ９把空气 甩 向叶 ０ 温度 会升高 ， 容积率反 而降低。所 以， 增压后 的空气在进入汽 轮的外缘 ， 使其速度和压 力增加 ， 入形状做 成进 口小 出 口 并进 缸前要 对其进行冷 却。 原理是在 发动机和 涡轮增压 器之间加 ． 大的扩压器 ８ 使 气流 的速度 下降 ， 力升 高。 再通过断面 由 ， 压 装 一个散 热器 （ 称作 中央 冷却器 ， 简称 中冷器 ）结 构 类似于 ， 小到 大的环 形压气 机壳 １ ， ０ 使空气 压 力继续升 高。最后 ， 高 水 箱散 热器 ， 将高温高压 空气分散到许 多细小 的管道 里 ， 管道 压 空气流 经 中冷器 １ 和 发动机 进气管 ６进入 汽缸。 由于增 １ 外 有常温空 气高速流 过 （ 有的采用 循环水 冷或冷却 风扇 ） ， 达 大 了充气效率 ， 使燃油燃烧 更加 充分 ， 排量不变 的情况 下使 在
汽车涡轮增压器的工作参数
汽车涡轮增压器的工作参数1.引言1.1 概述自从汽车涡轮增压器的出现，它已成为内燃机技术中不可或缺的一部分。
涡轮增压器的引入为汽车引擎注入了新的活力，并在性能和燃油经济性方面取得了显著提升。
通过提高发动机进气压力，涡轮增压器能够增加燃烧室的氧气供应量，从而提高燃烧效率，增加发动机的输出功率。
涡轮增压器的工作原理基于涡轮机和压气机的相互作用。
涡轮机利用废气流动的动能驱动涡轮转子旋转，而压气机则将空气压缩并送入汽缸。
这种压缩空气的供应方式为汽油或柴油燃料提供了更多的氧气，从而实现更加充分和高效的燃烧。
涡轮增压器的工作参数主要包括压比、增压效率和响应时间等。
压比是指进气边与出气边的绝对压力比，它决定了涡轮增压器提供给发动机的进气压力增幅大小。
较高的压比意味着更高的进气压力和更大的氧气供应量，从而提供更强的动力输出。
增压效率是衡量涡轮增压器性能的重要指标，它反映了压气机转子转动时对气体的增压能力。
增压效率的提高可以减少废气能量的损失，提高系统的能量利用率。
一般而言，增压器的增压效率越高，发动机的功率输出也会相应增加。
响应时间是指涡轮增压器从负载变化时恢复到稳定工作状态所需的时间。
较短的响应时间可以更快地满足发动机对动力输出的需求，提高车辆的加速性能和操控性。
综上所述，汽车涡轮增压器的工作参数直接影响着发动机的性能表现。
压比、增压效率和响应时间等参数的合理设置能够实现更高的动力输出和燃油经济性，为汽车行业带来更加卓越的驾驶体验和可持续发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文主要围绕汽车涡轮增压器的工作参数展开研究，文章分为以下几个部分：第一部分是引言部分，通过概述来介绍汽车涡轮增压器的作用和重要性，以及该文章的主要目的和意义。
同时，指出文章的结构安排，以引导读者了解整篇文章的布局和思路。
第二部分是正文部分，主要分为两个小节。
第一小节是对汽车涡轮增压器的工作原理进行介绍。
通过对其结构和工作过程的详细描述，揭示涡轮增压器在汽车发动机中的作用。
汽车涡轮增压工作原理
汽车涡轮增压工作原理
汽车涡轮增压是一种利用废气能量来提高发动机进气密度和增加功率输出的技术。
在涡轮增压系统中，主要包括涡轮增压器、废气涡轮和增压空气冷却器。
工作原理如下：
1. 发动机排气进入涡轮增压器：废气通过排气管流入涡轮增压器的涡轮轮胎，在喷嘴的作用下将涡轮轮胎推动转动。
2. 涡轮增压器压缩空气：涡轮轮胎转动带动增压器的压气轮通过压缩空气进而提高进气密度。
3. 压缩空气进入发动机：增压的空气通过冷却器冷却后进入发动机气缸内，与燃料混合后进行燃烧，从而产生更大的动力输出。
4. 控制系统调节压力：涡轮增压器的增压程度由控制系统根据发动机转速、负荷和需要的功率输出调节，确保引擎正常运行。
5. 提高燃烧效率和动力输出：通过增加进气密度，涡轮增压系统能够提高燃烧效率，并使发动机在相同体积下输出更大的功率，从而提高汽车的加速性能和行驶性能。
总之，涡轮增压通过利用废气能量来提高进气密度，进而提高发动机的燃烧效率和功率输出，使汽车在保持轻便结构的同时获得更高的性能表现。
汽油机涡轮增压器喘振的原因及处理方法
汽油机涡轮增压器喘振的原因及处理方法摘要：介绍了涡轮增压器压气机特性曲线的概念，根据压气机特性曲线分析了增压器喘振的机理，并提出了相应的解决措施，从而避免增压器喘振损坏汽油机，确保汽油机正常运行。
关键词：汽油机，增压器，喘振。
汽油机增压方式有机械增压、压力波增压和废气涡轮增压，其中废气涡轮增压应用得最为广泛。
汽油机增压的优点是提高汽油机动力性能、降低燃油耗、降低排放和实现高原补偿。
喘振是增压器常见故障之一，对增压器及汽油机工作危害极大，应予以避免。
1增压器喘振的机理图1示范性地给出了压气机特性曲线图，以及汽油机典型的全负荷运行曲线。
压气机特性曲线图表示出了压气机压比（出口压力与进口压力之比）与空气质量流量的相互关系。
整个特性曲线场被3条极限边界所限制：左侧为喘振边界，右侧为堵塞边界，上方为最大容许转速线。
从压气机特性曲线图可以看出，汽油机出现喘振风险最大的工况在低速大负荷区。
图1 压气机特性曲线图压气机在小流量、高压比范围内的左侧区域是无法稳定运行的，此时会出现气流与压气机叶片分离，这将导致涡流并最终导致压力降低，因出现这样的压力状况而发生短暂的回流，直至最终在压气机后面又建立起压力，这种重复的过程被称为“压气机喘振”，这会导致增压压力出现明显的大幅度波动[1]。
一般来说，叶片扩压器流道内气体分离的扩大是压气机喘振的主要原因，而工作轮进口处气流分离的扩大会使喘振进一步加剧[2]。
简单来说，当汽油机进气需求量大于供应量（供气不足），汽油机“喘不上气”，增压器就会出现喘振。
2喘振的危害当压气机在喘振边界左侧运行时，压气机的工作因喘振而不稳定，出口压力显著下降，并伴随着很大的波动，严重时还会造成压气机叶片损坏、轴承失效（断轴）等。
喘振发生时往往伴随着巨大的噪声，根据压气机前后管路几何参数的不同，喘振效率在5~10Hz范围内。
增压器喘振会导致汽油机工作不稳定，缸内燃烧粗暴，汽油机剧烈抖动，甚至导致汽油机零部件损坏。
汽车发动机类型汽油柴油和涡轮增压的比较
汽车发动机类型汽油柴油和涡轮增压的比较汽车发动机类型：汽油、柴油和涡轮增压的比较在现代汽车领域，发动机技术的不断进步使得汽车市场上涌现了各种类型的发动机。
其中，汽油发动机、柴油发动机以及涡轮增压发动机都拥有各自的优势和特点。
本文将对这三种发动机类型进行详细比较。
一、汽油发动机汽油发动机是目前汽车市场上最常见的发动机类型之一。
其工作原理是通过喷射与汽油混合的空气来发生燃烧，并在活塞运动的过程中产生动力。
以下是汽油发动机的特点和优势：1. 燃料效率：相较于柴油发动机，汽油发动机在燃烧过程中产生的能量损失相对较高，因此燃料效率较低。
2. 动力输出：汽油发动机通常具有较高的最大功率输出，适用于追求高速性能的轿车和跑车。
3. 噪音和振动：相对于柴油发动机，汽油发动机在运行时产生的噪音和振动较小，提供了更加平稳和安静的驾驶体验。
4. 启动性能：汽油发动机采用的是火花点火系统，启动性能较好。
二、柴油发动机柴油发动机与汽油发动机相比，使用的燃料不同。
柴油发动机通过高压喷射将燃料喷入燃烧室，然后发生自燃并产生动力。
以下是柴油发动机的特点和优势：1. 燃料效率：柴油发动机在燃料效率方面优于汽油发动机，其能够以更高的效率转化燃料为动力，因此在相同条件下比汽油发动机行驶更远。
2. 扭矩输出：柴油发动机的扭矩输出较大，适用于需要承载重物或拥有良好爬坡能力的车辆，如卡车和SUV。
3. 经济性：柴油燃料相对汽油燃料价格更低，因此柴油发动机车型在经济性方面更具优势。
4. 燃烧效率：柴油燃料在燃烧过程中比汽油燃料产生更多的能量，并降低了能量损失，从而提高了燃烧效率。
三、涡轮增压发动机涡轮增压发动机是一种将涡轮增压器与发动机结合使用的设计。
涡轮增压器能够压缩进气空气并送入发动机燃烧室，从而增加了燃料燃烧的效率和动力输出。
以下是涡轮增压发动机的特点和优势：1. 动力输出：涡轮增压发动机通过增压技术将更多的空气送入燃烧室，从而提高了发动机的动力输出。
发动机废气涡轮增压
增压的概念
• 增压是将空气压缩并供入气缸，用以提高 充气密度、增加进气量的一项措施。
• 增压的目的在于提高功率，伴随着空气量 增加，相应地增加循环供油量，即可增加 功率
发动机增压的特点
1)可以减少缸数或气缸直径，减少整机外形 尺寸和单位功率的重量，这对提高车辆使 用经济性很有意义。 2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率。 3)减少了排气污染及噪声。 4)降低了单位功率的造价。 5)对补偿高原功率损失十分有利。 6)零部件的机械负荷和热负荷增加
第三节 废气能量的利用
• 自然吸气的活塞式内燃机，间断燃烧而 能做到从高温吸热，热效率高，但不能 做到完全膨胀。 • 涡轮式机械能完全膨胀，适应的转速高， 单位功率的体积与重量比较小。但工作 温度不可能太高。 • 两者合理结合，有利于能量的充分利用
四冲程涡轮增压发动机理论示功图
恒压增压系统与脉冲增压系统
经济性改善
影响经济性改善的因素
• 负荷率：增压使功率范围扩大，高负荷的经 济运行范围扩大了；而在低负荷区，增压器 的能量转换不好，进、排气阻力及换气损失 增加，对低负荷经济性没有明显作用。 • 转速：保持原有功率和较高扭矩的情况下， 适当降低发动机转速 • 与车辆参数合理配合 • 增压中冷 • 压气机效率
废气涡轮增压器的基本结构和工作原理
1—压气机蜗壳 4—推力轴承 7—卡环
2—压气机叶轮 5—挡油板 8—涡轮机叶轮
3—密封套 6—隔热板 9—涡轮机蜗壳
离心式压气机的工作原理
•
压气机中气流参数的变化
括压器的工作
压气机的绝热效率
• 空气的压缩过程
空气的压缩功
• 耗功最小的是可逆绝热过程，所需的绝 热压缩功：
影响经济性改善的因素——负荷率
探析汽油发动机如何巧用废气涡轮增压器
滞后 ” 现象 。 由于 汽 油发 动 机 转 速 范 围宽 ， 空气 流 量 变 化
大 ， 因 此 涡 轮 增 压 器 的 压 缩 叶 轮 外 形 是 复 杂 的 三 元 曲 面 超薄 壁 叶轮 片 ，一般 有 １ ２～３ ０片 叶 ，呈 放 射 线 状 曲 线 排
状 态 下 其转 速 可 达每 分 钟 １ ２到 １ ６万 转 。 所 以 涡 轮轴 高 速 转 动 所 产 生 的热 量 非 常 惊 人 ，再 加 上 空 气 经 压 气 机 叶 轮
压 缩 后 所 提 高 的 温 度 ， 这 三 者 成 为 涡 轮 增 压 器 最 严 峻 的
工 艺 与 装 备
３ １
探 析 汽 油 发 动机 如 何 巧 用废 气 涡 轮增 压器
李 思 愚
（ 甘 肃 交 通 职 业技 术 学 院 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０）
摘 要 ： 现 代 汽 车 不仅 要 满 足越 来越 高 的环 保 和 节 能要 求 ， 同时 又要 满足客 户对 汽 车 动 力性 能 的 需求 。 本 文介 绍 了废 气涡轮 增 压 器如 何 克服 其 不足 ， 通过 不 断 的 改进 ， 使 废 气 涡轮 增压 器在 汽 油 车 中也 能尽 显 其优 势 。
汽 油 机 使 用 涡 轮 增 压 器 出 现 的 一 系 列 问 题 ， 通 过 有 针 对
氧量 ， 因此要 装 置 降 低进 气温 度 的设 备 ， 这 就 是 中 间冷 却
器 。它安 装 在 涡轮 增压 器 出 口与 进 气管 之 间 ， 对 进 入 气缸 的 空气 进行 冷 却 。 中间冷 却 器就 像 散热 器 ， 就是 运 用 横 向
压效 率 因高温 空 气膨 胀 而 降低 。这样 不 仅影 响充 气效 率 ，
汽油提量增效措施
汽油提量增效措施1. 背景介绍随着全球能源短缺和环境污染问题的日益突出，汽车行业对汽油燃烧效率的要求越来越高。
为了提高汽油的能量利用率、减少二氧化碳排放和燃油消耗，汽车制造商和燃油研究机构不断探索和开发新的汽油提量增效措施。
本文将介绍几种常见的汽油提量增效措施，并探讨它们的工作原理和效果。
2. 增压系统增压系统是一种常见的汽油提量增效措施，通过增加进气道的压力，提高了汽油燃烧过程中的空燃比，从而增加了氧气供应并提高了燃烧效率。
常见的增压系统包括涡轮增压和机械增压。
涡轮增压是利用废气能量驱动涡轮来压缩进气，提高进气道的空气密度。
这种增压系统可以提供较大的增压比和较高的效率，适用于高功率的汽车发动机。
机械增压则是通过传动机械装置来增加进气道的压力，它相对简单且响应速度快，适用于低功率发动机。
3. 直喷技术直喷技术是一种将燃油直接喷射到汽缸内部的燃油喷射系统，取代了传统的多点喷射系统。
直喷技术可以更准确地控制燃油的供应量和喷射时间，提高了燃油的混合效果和燃烧效率。
与传统的多点喷射系统相比，直喷技术可以使引擎更加高效地利用燃油的能量，同时减少了污染物的排放。
4. 可变气门正时系统可变气门正时系统可以根据实际工况调整气门的开启和关闭时间，以提高汽油的燃烧效率。
通过调整进气和排气气门的正时，可变气门正时系统可以使汽缸内的进气和废气更好地进出，改善了燃烧过程的充满度和排气效果。
这种技术可以提高汽车的动力性能和燃油经济性，并减少废气排放。
5. 高压点火系统高压点火系统可以提供更强的火花能量，从而更好地点燃汽油混合物。
传统的点火系统通常使用分电器和点火线圈来产生火花，但这种系统在点火能量和点火稳定性方面存在局限性。
而高压点火系统使用电子点火系统和可变火花能量控制，可以提供更高的点火能量和更精确的点火时间，从而更好地点燃汽油，提高燃烧效率和能量利用率。
6. 动态燃油供应系统传统的燃油供应系统通常采用恒定压力供油，难以满足不同工况下的燃油需求。
汽油机增压的技术问题及其解决方案
汽油机增压的技术问题及其解决方案摘要：汽油机增压，虽然在增压原理上与柴油机增压基本相同，但在技术上要比柴油机增压困难得多。
主要由于汽油机增压后爆震的倾向增大，热负荷增高，且增压系统较为复杂。
过去除高强化汽油机的赛车和高原行驶车辆采用增压技术外，一般汽油机很少应用。
20世纪70年代后，世界各地特别在发达国家，城市污染与噪声已成公害，再加上石油危机，这就促使汽油机增压技术得到较快的发展。
本文主要讲述了增压问题及其解决方案。
着重论述了存在的关键性技术问题：排温过高、爆燃、热负荷等。
关键词：涡轮增压爆燃热负荷增压中冷一、汽油机增压技术的难点（一）爆燃倾向增大爆燃是气缸内未燃部分混合气在火焰前锋到来之前自行燃烧，在气缸内形成无方向的爆炸燃烧。
因爆燃发生时，缸内的压力曲线出现高频大幅度波动，同时发动机会产生一种高频金属敲击声，故又称为敲缸或爆震。
增压使压缩终了混合气的温度和压力趋于升高，致使爆燃的倾向增大。
汽油机由于受爆燃限制，压缩比ε较低，因而造成燃烧膨胀不充分，致使排气温度较高。
（二）热负荷加重汽油机混合气的浓度范围窄，燃烧时的过量空气少，造成单位数量混合气的发热量大，又因为汽油机不能利用加大扫气来冷却受热零件，因此使得汽油机在增压后的热负荷偏高。
（三）混合气的控制汽油机采用变量调节，化油器式发动机进行增压时气体流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供应一定浓度的混合气，还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。
电控汽油喷射技术的应用，为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍。
（四）汽油机与增压器匹配困难与柴油机相比，汽油机的转速范围宽，从低速到高速混合气质量变化大。
当节气门突然开打时，增压器相应滞后；增压后发动机排气温度高，易造成增压器损坏；并出现低速时增压压力不足，高速时增压压力过高及寿命降低的情况。
二、汽油机涡轮增压的主要技术措施（一）汽油机增压爆燃的技术措施1、降低压缩比ε降低压缩比可以降低压缩中了混合气的温度Ta，控制爆燃的发生，正是增压后解决爆燃的常用方法。
汽油机废气涡轮增压器的毕业设计
当今时代，科学技术的迅猛发展，极大的促进了汽车技术和汽车工业的高速发展，汽车正日益广泛地深入到社会和人们日常生活的各个方案，这使得汽车修理称为引人注目、迅猛发展的行业。
废气涡轮增压型发动机是利用发动机本身排出的压力废气驱动涡轮旋转，涡轮轴带动叶轮式压气机来提高进气的压力，增加气缸的充气量。
采用涡轮增压技术能使发动机功率提高30％～100％，并降低发动机的比油耗和比质量，同时减轻发动机的排气污染，还可以扩大发动机的变形系列。
第一章增压器的简单概述 (4)1.1概述 (4)1.1.1 增压技术简介 (4)1.1.2 发动机进气增压的基本原理 (6)1.1.3 增压发动机的特点 (7)1.2 废气涡轮增压器及其增压系统 (8)1.2.1 废气涡轮增压器的结构和工作原理 (8)1.2.2 涡轮增压器的设计考虑因素 (10)第二章废气涡轮增压器常见故障的分析 (11)2.1分析与修理 (12)2.1.1简要分析 (12)2.1.2增压压力不足 (12)2.1.3 增压器涡轮进口温度过高 (13)2.1.4增压器的冷却水温度过高 (14)2.1.5 增压器轴承滑油温度过高 (14)2.1.6 废气倒流 (14)2.1.7 异响与振动 (15)2.1.8涡轮端气窗冒烟气和轴承油变质 (15)第三章涡轮增压器的优缺点及使用注意 (16)3.1涡轮增压器优缺点分析 (16)3.1.1 涡轮增压器优缺点的对比 (16)3.1.2 比较奥迪A6 1.8T与奥迪A6 1.8 (16)3.1.3 涡轮增压器的不足之处 (17)3.2 涡轮增压器的使用注意 (18)3.2.1工作环境 (18)3.2.2 不能着车就走 (18)3.2.3 不要立即熄火 (18)3.2.4 注意选择机油 (18)3.2.5 发动机机油保持清洁 (18)第一章增压技术的结构和工作原理1.1概述1.1.1 增压技术简介近年来，发动机进气增压技术已经成为国内外内燃机发展的重要方向之一，过去增压技术主要应用于柴油机上，现在汽油机上也开始大量采用增压技术。
汽油机废气涡轮增压器设计
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。
安全管理论文之汽油机增压的技术问题及其解决方案
安全管理论文之汽油机增压的技术问题及其解决方案随着消费者对汽车性能和燃油经济性的要求越来越高，汽油机的增压技术越来越受到关注。
增压技术可以明显提高汽油机的动力性和燃油经济性，但在实际应用中还存在一些技术问题。
本文将探讨汽油机增压的技术问题及其解决方案。
一、汽油机增压技术的原理汽油机增压技术通过增大气缸内空气的压力和密度，使燃油更加充分的燃烧，从而提高汽油机的动力性。
汽油机增压技术主要有两种实现方式：机械增压和涡轮增压。
机械增压利用机械装置（如离心式增压器）将发动机排放的废气，驱动加速器及动力传动系统带动增压器叶片旋转，以高速旋转压缩空气，并压送至进气歧管；涡轮增压则是利用排出的废气直接驱动涡轮叶轮，涡轮叶轮高速旋转以压缩进气空气，达到增压的作用。
二、汽油机增压技术的技术问题汽油机增压技术在提高汽车动力性和燃油经济性的同时，也存在着一些技术问题：1. 增压器的损坏问题机械增压器叶片旋转速度高，易受到物理损坏，因此需要定期检查并更换；涡轮增压器叶轮高温易变形、开裂，甚至剪断，所以汽车在使用过程中要注意避免急停急启等操作，以免导致增压器叶轮损坏。
2、进气温度升高增压技术能使空气中的含氧量增加，但增压也会带来进气温度升高的问题，这会降低燃油燃烧效率，造成更多废气排放。
3、机械增压装置的噪音问题机械增压装置在工作时会产生很大的噪音，这种噪音不仅会影响驾驶体验，还会使汽车内部的噪音级别升高，给驾乘者带来不舒适。
三、汽油机增压技术的解决方案针对以上技术问题，有以下解决方案：1、增压器叶片的改进和材质变更目前市场上的增压器叶片大多采用铝合金或钛合金，而随着材料科技的进步，增压叶片可以更换铝锂合金，铝锂合金具有优异的强度和耐腐蚀性，相对于传统材料更加耐用。
2、增压器对空气的预热为了降低进气温度，可以增加强制气冷器的使用，将压缩空气通过强制气冷器前冷却，降低空气温度。
3、增加储能器通过在进气管道中加入储能器，可以增加进气管道的容积，从而减缓压缩空气的速度，降低机械增压器噪声。
涡轮增压发动机优缺点解析
涡轮增压发动机优缺点解析近年来，随着中国汽车业的发展，带涡轮增压的发动机的车也越来越多，我们在看车辆型号的时候，经常会看见有的车后面加了"T",如大众的1.8T，而有的车后面加了"K",如奔驰的E200K。
其实这些都是增压发动机的缩写字母，所不同的是T代表的是涡轮增压，他是英文字母TURBO的缩写。
而K则是代表机械增压，它是德语KOMPRESSOR的缩写。
发动机增压器最早应用于航空业，它可以在不增加引擎排气量前提下，通过引擎的自身力量来驱动一个增压器，将更高密度的空气送入气缸内，从而大幅度提升引擎的输出功率。
这项发明使得发动机能够尽可能地轻量化，同时又保持了相对较低的燃油消耗。
随着增压技术的不断成熟，现在已经发展出机械，涡轮，复合式，惯性增压等多种增压器，不过比较常见的啊还是机械增压与涡轮增压器。
众所周知，发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制。
如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。
因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
最早的涡轮增压器是用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。
而对于一般用户而言，买了带“T”的车后，第一个反应就是“比普通车的自然吸气发动机的确强劲了不少!”时下为广大车友所津津乐道的TURBO，全称TURBOCHARGER，也就是涡轮增压系统。
一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约40%，甚至更多。
另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放，可谓是一举多得。
目前国内可以买到的原装搭载涡轮增压系统发动机的车型并不多，基本上都是集中在少数几个品牌上，除了上述提到的新车型外，还有一些中高级车上也可以见到，如大众的帕萨特1.8T、国产的奥迪A6L2.0T、A41.8T等等。
汽油机涡轮增压器的硬件匹配
图1涡轮增压器的布置简图R表示涡轮轴承中心到压气机出气口（或者是涡轮进气口）横截面中心点的距离。
对压气机来说，压气机的A/R 值对压气机性能的影响很小，增压器硬件匹配时基本是固定下来的。
A/R值越大表示具有高流量的倾向。
对涡轮壳来说，一般大A/R比值的涡壳可以扩大流量范围而应用于优化低增压的性能。
小A/R比值的涡壳则应用于高增压。
A/R比值越小，则废气进入涡轮的流速越快，增加了发动机低速时的涡轮功，导致增压压力上升较快，减小涡轮增压的迟滞效应。
但是小A/R比使得废气流入涡轮时，切向角度更大，涡轮叶轮的最终流量将下降，增大背压，导致发动机高速时吸气能力下降，影响了发动机最大功率。
若注重发动机低速扭矩特性和瞬态响应，则应选择小A/R比的涡壳；若更注重发动机高速段的动力输出，则应选择大A/R比的涡壳。
因而需要根据发动机的设计目标来进行选择合理的A/R比。
图2压气机/涡轮的Trim示意图1.2.2压气机/涡轮的Trim对于涡轮来说，Trim是表示压气机/涡轮叶轮的流通能力的关键参数（见图2），其定义如式2所示。
其中inducer为压气机/涡壳叶轮进口外径，压缩机/涡轮叶轮出口直径。
当其他参数相同时，的压气机Trim在50~60之间，Trim在70~80之间。
（3）2涡轮增压器的匹配2.1匹配流程图3所示的是涡轮增压器的匹配流程，从开始到机械强度校核共分为4各阶段5个步骤进行。
搜集好发动机设图3涡轮增压器的匹配流程图要包括中冷温降、压前压力、压前温度、空气流量、压前密度、体积流量、进气歧管压力、压后压力、压后温度、空气流量、压后密度、进气歧管密度、压气机出口温度、压气机作功功率等，如表2所示。
最终根据匹配要求算出压气机对应外特性线上的发动机转速的增压器体积流量、质量流量、压比、压气机效率与压气机的转速等，并在压气机的Map图上画出该发动机外特性工况的效率曲线。
图4是根据某款1.5L涡轮增压发动机的参数特性输入进行匹配得出的压气机MAP图。
涡轮增压工作原理
涡轮增压工作原理涡轮增压（turbocharging）是一种发动机技术，旨在提高发动机的性能和功率，从而满足驾驶者的需求。
涡轮增压的主要原理是通过热能转换，将一部分发动机排出的废气（排气温度较低）转化为增压气体，通过对应的增压系统将压力提高后送入发动机进气系统，使发动机获得更多的空气，从而改善发动机的进气和排气效率，从而带来更好的性能。
涡轮增压技术包括三个部分：一个涡轮增压器，一个热能回收器以及一个控制单元。
涡轮增压器是涡轮增压系统的核心部件，主要由涡轮、增压器本体和涡轮鼓风机组成。
涡轮鼓风机由多级叶轮和多级桨轮组成，其中涡轮叶轮负责将废气转换为增压气体，而涡轮桨轮负责将增压气体排入发动机进气系统，从而改善发动机的进气和排气效率。
热能回收器一般设在涡轮鼓风机前，用于回收废气的热能，从而提高涡轮增压器的效率。
控制单元则负责控制涡轮增压系统的各个部件，以响应发动机的变化，从而保持发动机的性能和功率。
涡轮增压系统的作用主要在于改善发动机的进气和排气效率，从而提高发动机的性能和功率。
涡轮增压系统可以有效利用汽油发动机排出的废气，将排出的废气经过涡轮增压器转换为增压气体，从而提高发动机的进气和排气速度，改善发动机的进气和排气效率，使其达到更高的能效率，从而获得更好的性能和功率。
此外，涡轮增压系统还有另外一个值得一提的作用：加速器效应。
由于涡轮增压系统可以将发动机排出的废气（温度较低）转换为增压气体，当发动机达到较高的转速时，这种增压气体可以迅速推动发动机，从而获得更高的功率，有效提升发动机的加速度。
涡轮增压技术是一种高效的发动机技术，主要通过提高发动机的进气和排气效率，从而改善发动机的性能和功率。
涡轮增压技术包括涡轮增压器、热能回收器和控制单元，它们在提高发动机性能和功率方面发挥着重要作用，同时还有良好的加速效应。
因此，涡轮增压技术已成为当今发动机技术发展的核心方向，在未来也将继续发挥重要作用。
汽油机涡轮增压技术难点及现状
汽油机涡轮增压技术难点及现状汽油机涡轮增压技术难点及现状车用汽油机涡轮增压技术难点：1.易爆燃汽油机增压易发生爆燃增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高,致使爆燃的倾向增大。
汽油机由于受爆燃限制,压缩比ε较低,因而造成膨胀不充分,致使排气温度较高,热效率下降。
2.热负荷大汽油机增压热负荷大汽油机混合气的浓度范围窄(过量空气系数α=0185～111),燃烧时的过量空气少,造成单位数量混合气的发热量大;同时,汽油机又不能通过提高气门重叠角δm加大扫气来冷却受热零件(如气门、燃烧室等),造成汽油机在增压后的热负荷偏高。
汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。
3.匹配难汽油机与增压器匹配困难与柴油机相比,汽油机的转速范围宽,从低速到高速混合气质量流量变化大。
当节气门突然开大时,增压器响应滞后造成动力响应的滞后;汽油机增压后发动机排气温度高,易造成增压器损坏,并出现低速时增压压力不足,高速时增压压力过高及寿命降低的情况。
4.混合气难控制汽油机采用变量调节，化油器式发动机进行增压时气体流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供应一定浓度的混合气，还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。
电控汽油喷射技术的应用，为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍。
汽油机涡轮增压技术现状目前，适用于大众集团生产制造的诸多车型如奥迪：A3、A4、A6和高尔夫GTI等。
2.0L FSI被评为“2005最有影响力的发动机”。
结合涡轮增压，FSI拥有能行高和油耗低的特点[3]。
据报道，欧洲的汽车制造商和零部件供应商正在将汽油机涡轮增压器视为降低排放的有效武器，有望使该产品在欧洲的需求剧增。
通过引入涡轮增压器，汽车制造商可以提供较小排量的汽油机。
与现有的同类产品相比，这种发动机的性能持平或更高，而油耗量较低；加上车辆质量的减轻，可帮助欧洲的汽车制造商实现他们对欧盟的保证，即2008年，车辆的二氧化碳平均值为163 g／km。
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汽油机，涡轮增压
以前涡轮增压器大都用在柴油发动机上，现在一些汽油发动机也采用涡轮增压器。
因为汽油和柴油的燃烧方式不一样，因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。
“涡轮增压器之二”一文已经略提过，这里再阐述一下汽油机涡轮增压器。
汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大容易爆燃。
因此，安装涡轮增压器必须要解决爆燃问题，这里涉及两个相关问题，一个是高温控制，另一个是点火时间控制。
因为强制增压后，汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加，使爆燃倾向增大；另外，汽油机排气温度比柴油机高，而且不宜采用增大气门重叠角（进、气排门同时开启的时间）的方式来加强排气的降温，降低压缩比又会造成燃烧不充分；还有汽油机的转速比柴油机高，空气流量变化大，很容易造成涡轮增压器反应滞后。
因此，针对汽油机使用涡轮增压器可能出现的一系列问题要一一做改进，才能使汽油机也用上废气涡轮增压器。
中冷器的作用
涡轮增压器吸进的空气经压缩温度会增高，空气在流动过程中与进气管壁摩擦还会进一步升温，这样不仅影响充气效率，还容易产生爆燃。
因此要装置降低进气温度的设备，这就是中间冷却器。
它安装在涡轮增压器出口
与进气管之间，对进入气
缸的空气进行冷却。
中间
冷却器就象散热器，用风
冷却或者水冷却，空气的
热量通过它而逸散到大气
中去。
据测试，性能良好
的中间冷却器不但可以使
发动机压缩比能保持一定
比值而不会产生爆燃，同
时降低了温度也可提高进
气压力，进一步提高发动
机的有效功率。
（1）电磁阀、（2）气缸燃烧室、（3）
中冷器、（4）空气滤清器、（5）叶
轮、（6）涡轮、（7）排气旁通阀
叶轮的作用
由于汽油发动机转速范围宽，空气流量变化大，因此涡轮增压器的压缩叶轮外形是复杂的三元曲面超薄壁叶轮片，一般有12～30片叶，呈放射线状曲线排列，叶片厚度只有0.5毫米以下，采用铝材用特殊铸造法制作。
叶片形状的优劣直接影响到到涡轮
增压发动机的性能。
因为叶轮形状角度越合理，质量越轻，叶轮的启动就越灵敏，涡轮增压器的天生缺陷“反应滞后”也就越小。
爆燃传感器的作用
除了降低温度来减少爆燃的可能外，还要采用爆燃传感器，它的作用就是在产生爆燃之时，传感器感到不正常的振动会立即将信息反馈至发动机ECU（电子控制单元）控制系统，将点火定时稍推迟一点，如果不产生爆燃再恢复正常点火定时。
总的来说，由于轿车汽油机的转速比柴油机高，空气流速快而且变化范围大，因此它的涡轮增压器有更高的要求。
现代轿车发动机已普遍采用电子喷射系统，在电子控制技术及新材料的配合下，涡轮增压器在汽油机上的应用也会日益普遍。