摘要：目前，发动机广泛采用涡轮增压技术，增压已成为提高发动机动力性、改善其经济性和排放的有效措施。本文叙述了涡轮增压器的原理与各个组成部分参数的选取原则，通过计算，对涡轮增压器进行分析。

关键词:涡轮增压 发动机 增压器 工作原理

1 发动机进气增压技术简介

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车上，现在汽油机上也开始大量采用增压技术，这是因为发动机进气增压技术具有许多优点。

1.1 发动机增压技术的优点

增压已成为提高发动机动力性、改善其经济性和排放的有效措施，在车用发动机领域，汽油机也逐渐较多地采用涡轮增压技术。增压技术主要有以下优点：

①能够提高发动机升功率—提高了发动机的动力性；

②能够降低发动机比油耗和比质量—提高了发动机的经济性；

③能够减轻发动机排气污染—提高了发动机的排放性；

④能够扩大发动机变形系列等。

几十年来，世界各国一直十分重视对发动机增压技术得研究，这使增压技术得到迅速发展。随着增压器设计和工艺水平得提高，高温耐热材料的解决，增压器的性能和使用寿命大为提高，体积和质量显著减少，从而使汽车发动机增压技术获得迅速发展。在国内，今年来对汽车发动机增压也同样做了大量得研究工作，并取得了显著的成效。

1.2 进气增压系统简介

国外涡轮增压技术在发动机中的应用己有80多年的发展历史。20世纪30年代至60年代汽车和轿车的发动机开始使用增压技术。由于增压技术的发展，高效、价廉的废气涡轮增压器的出现，对内燃机低油耗、高功率的需求以及日益严格的排放法规限制，使20世纪80年代以来的内燃机广泛地采用了增压技术，成为内燃机的重要组成部分。

1.2.1 机械增压:早期较多采用离心式压气机，近来发展了各种转子式、叶片式增压器。Ps 一般不超过0.17MPa，否则压气机消耗功率过大，使整机的机械效率下降，导致燃油消耗率增加过多。

1.2.2 涡轮增压:利用发动机排出的废气能量驱动涡轮，再由涡轮带动离心式压气机的方案。涡轮增压越来越多的应用到车辆设计制造上，其优缺点主要集中在以下几点：

①发动机重量和体积增加很少情况下，发动机不需作重大改变很容易提高功率20%~50%。由于不像机械增压时压比受到限制，故近年来高增压的趋势越来越明显。高增压时功率提高甚至可大于100%。

②由于废气能量的收回发动机经济性会明显的提高一般由于废气能量的回收能提高经济性3%～4%，再加上相对地减少了机械损失及散热损失，提高了发动机机械效率和热效率使发动机涡轮增压后油耗率降低5%～10%。

③涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的适应力，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。

④涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的。

缺点在于:

①迄今为止涡轮增压发动机的加速性以接近不增压或机械增压发动机，但仍有差异。

②与机械增压相比，涡轮增压时热负荷问题较严重。

③对大气温度及排气背压比较敏感，故经常在高背压下工作的发动机不宜采用涡轮增压。

2涡轮增压的常规设计参数

涡轮增压器的用途和运行条件对压气机设计有很大的影响。对于小型汽车涡轮增压器，应着重紧凑性，低成本和良好的加速性能，即保持尺寸、重量和惯性都小的同时，更应注意在比较适中的压比下有较宽广的流量范围。

2.1确定流量qmb

压气机空气进气流量由公式

确定。其中参数由以下公式推导出：

得出结果qmb=0.048:0.264(kg/s)。

2.2进气压力的计算

由以下公式

Pb=Ps+(0.003:0.005)MPa

可以确定增压压力Pb=Ps+(0.003:0.005)MPa＝2.932～2.934MPa。

2.3涡轮等熵效率计算

压气机等熵效率

2.4 总结

涡轮增压器的用途和运行条件对压气机设计有很大的影响。对于小型汽车涡轮增压器，应着重紧凑性，低成本和良好的加速性能，即保持尺寸、重量和惯性都小的同时，更应注意在比较适中的压比下有较宽广的流量范围。

压气机流量参数为：

流量范围0.048——0.264 kg/s ，最高压比2.9；

适用功率范围40——130kw。

参考文献:

[1]林建生，谭旭光.燃气轮机与涡轮增压内燃机.天津大学出版社，2005：39-106.

[3]赵雨日.增压器.北学工业出版社，2005：1-45.

[4]陆稼祥.柴油机涡轮增压技术.（9）.机械工业出版社，1999：1-243.

[5]朱大鑫.涡轮增压与涡轮增压器.机械工业出版社，1998：2-198.

[6]王延生，黄佑生.车辆发动机废气涡轮增压.国防工业出版社，1984：5-195.

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