车用涡旋增压器与发动机匹配特性研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
车用涡旋增压器与发动机匹配特性研究
姓名:纪民举
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:李超
20080420
摘要为了提高我国城市道路交通条件下的轻型车用动力~一中、小排量汽油机的本文以疜自然吸气式汽油机为例,对新型的车用机械式增压系统——动态性能,本文在分析和比较各种增压系统特性的基础上,论证了采用涡旋增压系统作为城市工况下轻型车用动力增压系统的必要性和可行性。涡旋增压器与发动机的匹配理论计算、涡旋增压器的结构设计进行了研究。首先,对涡旋增压器的性能进行了分析。根据涡旋增压器工作时的特点,对增压器的热力学和传热进行了分析,讨论了能量方程、理论压缩循环、工作腔和背压腔的传热;对涡旋增压器的几何特性进行了分析,包括涡旋型线及方程,工作腔容积,容积比和压力比,泄漏线长度;并讨论了增压器工作时的受力情况,分别确定了它所受轴向气体力邢蚱辶以及径向气体力姆较蚝痛其次,对增压系统进行涡旋增压器和发动机的匹配理论计算。选择合适的增压度和发动机的一些指标参数,在发动机的中、低转速范围内考察发动机所需的空气流量,分析发动机的转速与空气流量之间的关系。在此基础上,对发动机和涡旋增压器匹配时的增压压力、进气温度进行计算,分析了压力比与发动机转速、进气温度与压力比之间的关系。鉴于涡旋增压器的工作特点以及与发动机最佳匹再次,根据涡旋增压器和发动机匹配的参数,对涡旋增压器进行结构设计。以获得增压器最佳性能为目的,确定了涡旋增压器的型线。考虑增压器的工作原理、密封性、制造加工、外形尺寸、涡旋体的受力等多方面的因素,并对增压器和发动机匹配时的吸气容积进行计算,然后按照增压器和发动机匹配的基本参数对涡旋增压器的基本结构进行设计计算。然后,对增压后涡旋增压器和发动机匹配的调整进行了简要的研究,如对进气中冷、空气量调节、进排气系统、燃烧系统、压缩比、润滑系统的调整以及增压器在发动机上的安装等。得出一些汽油机增压后的调整方案。最后,在总结全文内容的基础上,对车用涡旋增压系统的应用前景作了展望。关键词:涡旋增压器;发动机;匹配;结构设计;调整小的计算方法。配的原则,合理确定匹配参数。硕十学位论文
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导师签名:翻作者签名:彳参民牵作者签名:彳嶝日期:刀谢年∥月日期:捌扩年兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明学位论文版权使用授权书日期:沙锣年本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。/月何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡法律后果由本人承担。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段,矽月厂口日,,●疛—,
:坠第一章前言发动机增压的目的和作用自从本世纪初发明涡轮增压以来,促进了内燃机的发展,改变了内燃机的面貌。改进发动机的目标,在于使发动机能在广泛的工作范围内获得最大的输出功率。随着汽车工业的不断发展,市场竞争和环境保护对发动机的经济性以及废气、噪声排放等方面提出了越来越高的要求,因而也就促使增压技术不断向更高水平从目前来看,内燃机尤其是柴油机加速时供给气缸的油量瞬时增加,而空气供给相对滞后,因而得不到理想的加速性能,而在采用常规的废气涡轮增压后,这种现象可能会更加严重。随着新的城市排放法规的推行,许多中小功率的柴油机将面临严峻考验;特别作为城市公交车和中巴,低速启动或加速时柴油机的,及碳烟的排量大大增加,常常冒出黑烟,严重地污染了环境。采用增压改善整机排量较大的车用发动机高速工况性能方面体现了较强的优势,但在中、小排量车用发动机上却存着动态性能和排放性能不佳以及匹配困难等缺点【】,动的工况,由于涡轮的惯量等因素的影响,空气供给往往滞后于供油,柴油机常常冒“黑烟”,自由加速烟度超标较多,同时由于涡轮增压器的排气背压高,在相当大的程度上抵消了增压带来的增加的效益。与此相反,涡旋式机械增压系统由于在中低速时增压发动机的扭矩大,加速期间瞬时响应块,不会引起响应滞后,相应的自由加速烟度指标较好,同时由于涡旋式机械增压的排气背压远远低于涡轮增压,且排气损失较