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

Abstract

At 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。70年代以来，世界上许多大公司和研究机构开展了车用汽油机增压的研究工作，使汽油机增压技术不仅仅局限于赛车和高原功率的恢复等特殊领域。特别是随着排放法规日益严格，为满足排放的要求，不得不在性能上做出妥协，使得发动机的功率下降。如采用废气再循环(EGR)技术、三元催化装置后，满足了排放法规的要求，但发动机的功率会下降20%左右，而采用涡轮增压可以弥补这一损失。采用EGR和三元催化并增压的发动机和相同功率的非增压发动机相比，增压汽油机的排放得到了改善。自80年代中期以来，国外汽油机增压技术发展迅猛，随着中冷器技术、多气门技术、复合增压技术、稀薄燃烧技术、可变气门正时技术的发展、电子控制技术和增压技术在发动机上共同的应用，使汽油机正日益获得新生。如日本三菱公司采用缸内直喷稀薄燃烧技术、汽油机的增压技术和复合动力系统将汽油发动机改进为低压缩高膨胀循环，使汽油机的热效率大大提高，尾气排放也大大降低，达到部分零排放的要求。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、中功率柴油机己全部采用增压技术，中小型车用柴油机增压也达70%。汽油机增压的发展相对较晚，技术水平也落后于柴油机，七十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。目前我国大中型柴油机多数都已采用增压技术，小功率柴油机及运输式车用汽油机也采用了涡轮增压技术，而轿车汽油机涡轮增压技术还比较落后，国产高档轿车中采用这一技术的几乎清一色地是合资品牌，如奥迪、帕萨特、宝来的1.8T 发动机等。近年来，这一技术国产品牌的轿车也有所突破，华晨汽车联手世界三大权威内燃机研发机构之一一一德国FEV发动机公司历时三年，已经成功研制了华晨1.8T系列发动机，并于2006年6月26日在沈阳正式批量生产，它的最大功率为125kw/5500(r/min)，在转速2000一5000r/min 的范围内保持发动机的最大扭矩235N·m，发动机最低油耗率小于245g/kwh，功率接近70kW，各项动力、经济性指标良好。