关于绅宝D70废气涡轮增压器的结构与检修毕业论文设计

毕业设计（论文）中文题目关于绅宝D70废气涡轮增压器的结构与检修学习中心（函授站）北汽干校专业机械工程及自动化姓名张振兴学号14703824指导教师乔东明北京交通大学远程与继续教育学院2016年3月毕业设计论文承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名张振兴2016年3月15日指导教师签名乔东明2016年3月15日北京交通大学毕业设计论文成绩评议年级2014级层次专升本专业机械自动化姓名张振兴题目关于绅宝D70废气涡轮增压器的结构与检修指导教师评阅意见成绩评定指导教师年月日答辩小组意见答辩小组负责人年月日北京交通大学毕业设计论文任务书本任务书下达给2014级机械自动化专业学生张振兴设计（论文）题目关于绅宝D70废气涡轮增压器的结构与检修一、毕业设计（论文）基本内容在市场竞争和环境排放的影响下，北汽控股公司2009年成功收购SAAB公司的两款整车和增压发动机技术，从此开始自主研发基于SAAB品牌的绅宝系列轿车。通过对萨博技术的深入研究，不断对绅宝D70汽车的增压系统进行改进调整，使北汽首款自主品牌B级轿车绅宝D70在动力性及排放、噪声等方面取得优异的成绩，真正实现陆地飞行。二、基本要求1对搜集的关于增压技术及绅宝D70增压器方面已有的文献进行系统的仔细阅读和认真研究。2注重学术规范，论文字数要求12000字以上。3从绅宝D70增压系统的结构与原理，对废气涡轮增压系统存在的问题进行分析，如增压器脱离介入时异响等问题。4提出相应的有效增压器改进方案，如增压器设计安装稳压腔，消除异响。5对绅宝D70增压系统改进后，绅宝D70汽车排放、异响等方面进行分析。6论文观点明确，思路清晰，资料丰富，结构严谨。三、重点研究的问题1绅宝D70汽车废弃涡轮增压的结构与检修的目的及意义。2增压技术的现状及存在问题。3深入分析研究，提出相关建议。4理论联系实际，建议应具有一定的针对性和可操作性。四、主要技术指标1通过废气涡轮增压系统，使绅宝D70汽车升功率高达803KW。2通过废气涡轮增压系统，使绅宝D70汽车能达到最大功率184KW、最大扭矩350NM。3绅宝D70汽车在百公里加速达到了82秒。4改善废气涡轮增压系统。五、其他要说明的问题1、进度计划2016年1月10日前按照导师下达的任务书，做开题报告。2016年2月20日前毕业设计中期检查。2016年3月15日前在指导教师的指导下按进度完成论文。2016年3月20日前毕业设计（论文）合格后按照规范要求，将论文打印成文。2、达到要求严格按毕业设计指南规定的要求完成论文。3、参考文献（1）参考文献应是对毕业论文有参考价值且真正阅读过的文献。（2）参考文献应具有权威性，要注意引用最新的文献。（3）引用他人的学术观点或学术成果，必须列在参考文献中。（4）参考文献在整篇论文中按出现次序列出。（5）参考文献的数量一般应有710篇，其中期刊文献占50以上，且以近期发表的期刊类文献为主，图书类文献不能过多。（6）参考文献的书写顺序参考文献中论文的顺序为序号，作者，论文名，杂志或会议名，卷号，期号或会议地点，年。下达任务日期2015年12月8日要求完成日期2016年1月10日指导教师乔东明开题报告题目关于绅宝D70废气涡轮增压器的结构与检修学生姓名张振兴学号147038242016年1月10日一、文献综述为了有效的提高内燃机的平均有效压力，大幅度的提高发动机的有效功率和燃油经济性，增压技术被誉为内燃机发展史上的第二个里程碑。经过几十年的不断发展，特别是90年代以来，由于电控、材料和制造技术等科学技术的迅速发展，许多相关学科领域的成果被大量用于增压技术领域，从而使车用发动机增压技术得到快速发展和广泛应用。在市场竞争和环境排放法规的双重压力之下，面对用户对发动机在动力性、经济性和废气排放及噪声等方面所提出的更高要求，促使发动机和零部件生产厂商研制开发具有更高压比和效率的增压器，现今应用在汽车的增压系统，一般分为机械增压（SUPERCHARGER）和涡轮增压（TURBOCHARGER）两种，两种增压方式各自有其优缺点。机械增压的使用历史比涡轮增压更为悠久，最早的机械增压系统出现在二十世纪二十年代的格兰披治（GRANDPRIX）赛车上，并在随后的日子里因为其对引擎动力输出的帮助，所以得到了较为广泛的应用，机械增压相对于涡轮增压技术的优势在于完全解决了油门响应滞后，动力随转速线性输出，在当时的引擎技术不高的历史环境下，机械增压系统确实让当时的动力输出得到了提升，不过这种增压方式最大的缺点便是高转速时增压力不足和动力衰减较快，而且机械增压对于噪声和引擎运转的平稳度很难控制。至于涡轮增压系统出现的年份较晚，最早装备废气涡轮增压系统的车型是雪佛兰（CHEVROLET）的CORVAIR，涡轮增压系统是一种可以有效提高引擎效率及燃烧效率的辅助进气系统，涡轮扇叶由引擎排出的废气推动，以帮助提高进气量和彻底改变空气通过真空吸力进入气缸的传统。不过涡轮增压也有其缺点，就是低转速时，也就是仍未达到涡轮增压器工作状态前，其对进气流是一个很大的阻碍，导致引擎在起步阶段的扭力输出较弱。对涡轮增压的工作原理及构造进行研究，并对两种增压有机的整合，取其精华、去其糟粕，为了提高车用增压发动机的低速性能和加速响应特性，发展各种形式的复合式增压（TSI、双涡轮增压器等）成为了提高发动机动力性、经济性和降低废气排放、噪声的最有效措施之一。由于越来越多的汽车采用涡轮增压技术，所以涡轮增压技术也在不断的发展与进步。如利用电动增压器可以瞬间增大进入气缸内的空气量，同时增大废气涡轮增压器的角加速度，提高动态响应，改善低速性能；研发具有较高实用价值的新型风旋增压器，它可以随着转速的提高，为发动机提供较高的增压压力，并且不会影响冷却风扇的性能，从而满足发动机需求。2009年北汽控股公司收购萨博95、93等整车平台和涡轮增压发动机技术，自主研发首款自主品牌轿车绅宝D70搭载23T发动机。绅宝D70除了动力强劲外，更是一改涡轮增压车型常见的“起步迟滞、加速顿挫”等问题，凭借独有的EMS发动机管理系统，发动机转速1200转时，涡轮可提前介入，相比同类发动机的1700转，在起步速度上有明显的优势。此外，该发动机还实现了1900转到5000转峰值扭矩的线性输出，保证中后段超凡的加速能力，这是其在高速路段如鱼得水，“贴地飞行”的推背快感延绵不断。在数据上，绅宝D70汽车23T发动机也超越了连续14年获得全球十佳发动机的日产VQ35。其最大功率184KW、最大扭矩350NM、升功率高达803KW的强劲动力让绅宝D70在百公里加速测试中跑出了82秒的成绩，已达到了宝马3、奥迪A4的水平，而B级车的成绩普遍则在9秒左右。因此绅宝D70也被国内媒体称之为“20万以内最快的车”。而在耗油方面，却仅仅停留在其他品牌20T发动机的主流水平上，可谓是在动力和节能方面做到了完美的平衡。虽然绅宝D70汽车是基于比较成熟的瑞典萨博技术，但是由于国内汽车市场日益激烈的竞争和汽车排放、噪声等方面的严格要求，这套增压系统还有很大的改进空间，在对此款增压系统的结构与原理的研究的同时，对增压系统进行适当调整与改善，使绅宝D70轿车在国产B级轿车内具有较强的竞争力。如在废气涡轮增压器废气阀上设计安装稳压腔，解决废气涡轮增压器在脱离介入临界点时，废气阀打开、关闭过于频繁，而造成的废气阀磨损严重及增压器异响等问题。二、选题的目的和意义由于国内环境保护的压力，在减少排放的同时，追求动力充足，越来越多的汽车采用涡轮增压技术。当代中国汽车市场迅速成长，而且汽车发动机电子技术、涡轮增压技术的迅猛发展，将引领汽车行业新的发展。为了满足国内消费者追求大空间、强动力、小排放的消费需求，越来越多的汽车厂家将小排量发动机与涡轮增压系统结合，这样不仅保证足够的动力性，而且能降低排放，实现较好的经济性。绅宝D70轿车要想赢得更多的消费者，也必然要进行这样的尝试。为了使绅宝汽车的增压系统更加完善，不断地了解、学习、改进此套增压系统是必然的选择。通过对绅宝D70废气涡轮增压器结构原理的研究，更加深入的了解涡轮增加器。涡轮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，使汽车动力性更好。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40甚至更高。这样就意味着同样一台发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿最熟悉的18T涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可达到24L发动机水平，但是耗油量却比18发动机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。了解和熟悉绅宝D70发动机废气涡轮增压器结构与原理及简单故障检修，便于提高增压器工作效率及完善绅宝D70涡轮增压系统，为绅宝汽车这一自主品牌，能在竞争日益激烈汽车行业立于不败之地打下坚实基础。三、研究方案研究方法1、收集有关绅宝D70废气涡轮增压参考资料及绅宝D70汽车相关数据。2、用CAD画出原理结构图及装配图。3、绅宝D70汽车23T发动机增压器简单故障分析。研究内容废气涡轮增压系统是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使增压完气体通过进气导管进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力与密度增大可以燃烧更多燃料，相应增加燃油喷油量就可以增加发动机的输出功率。通过废气涡轮增压器的结构与装配图，熟悉增压器各部分结构与作用，进行绅宝D70发动机废气涡轮增压器简单故障的检修与改进，使此增压系统更适合国内各方面要求。使搭载此发动机的绅宝D70汽车更加卓越。四、进度计划2015年12月6日2016年1月10日，按照导师下达的任务书，做开题报告。2016年1月11日2016年1月31日，分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，做好前期准备工作。划分系统各功能组成，进行方案论证，搭建系统。2016年2月1日2016年2月10日，设计总体结构方案，完成中期报告。2016年2月11日2016年2月28日，论文编写与系统调试。2016年3月1日2016年3月20日，调试系统，撰写毕业论文，准备答辩材料。五、指导教师意见按照此设计计划进行。指导教师乔东明2016年1月10日中期报告题目学生姓名张振兴学号14703824一、进展情况已经完成了对绅宝D70涡轮增压系统所需参考资料的查找工作，包括书籍、文献、报纸、期刊，阅读了有关资料和报告，现在需要进一步按照框架的层次把论文内容补充完，预计可以按日期完成论文。二、指导教师意见指导教师乔东明2016年2月10日结题验收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论指导教师乔东明2016年月日北京交通大学毕业设计（论文）中文摘要I中文摘要摘要增压就是将进入气缸前的新鲜空气预先进行压缩，然后再以高密度送入气缸。涡轮在排气歧管中安装一个涡轮增压器，利用废气推动涡轮将空气压缩送入进气系统，涡轮增压器可增大发动机扭矩，从而提高发动机功率，降低燃油消耗。增压器最初主要应用于柴油发动机，但是随着增压技术不断发展与环境保护压力的不断增大，越来越多的汽油发动机也安装了涡轮增压器。TURBO，即涡轮增压，简称T，最早时候由瑞典的萨博（SAAB）汽车公司应用于汽车领域。而现在越来越多的汽车应用了涡轮增压技术。绅宝D70汽车搭载的是基于萨博技术自主研发的23T发动机，该套涡轮增压系统继承了萨博的北欧血统，并且有所发展。熟悉该涡轮增压系统的结构与原理，按照国内的环境及噪声要求，对此增压系统进行改善、调整，使其更加符合国内各种标准，更加满足消费者日益严格的要求，使绅宝D70轿车在日益激烈的市场竞争中利于不败之地。绅宝D70汽车不仅具有强劲的动力，使驾驶者体会延绵不断的推背感，而且解决了“起步迟滞、加速顿挫”等涡轮增压车型常见的问题。相比同类发动机的1700转涡轮介入，绅宝D70发动机转速1200转时，涡轮就可以提前介入，在起步速度上有明显的优势。此外，该发动机还实现了1900转到5000转峰值扭矩的线性输出，保证中后段超凡的加速能力，使绅宝D70汽车在中高速时同样具有强劲的动力。关键词涡轮增压；气缸内燃烧；故障检修北京交通大学毕业设计（论文）中文摘要IIABSTRACTTITLETHESTRUCTUREANDMAINTENANCEOFTHESAABD70EXHAUSTTURBOCHARGERABSTRACTSUPERCHARGINGISWILLGOINTOTHEFRESHAIRISCOMPRESSEDINADVANCEBEFORETHECYLINDER,ANDTHENTOHIGHDENSITYINTOTHECYLINDERINSTALLATURBOCHARGERTURBINEINTHEEXHAUSTMANIFOLD,USINGWASTEGASTURBINEAIRCOMPRESSORINTOTHEAIRINTAKESYSTEM,THETURBOCHARGERCANINCREASETHEENGINETORQUE,THUSIMPROVETHEENGINEPOWER,REDUCEFUELCONSUMPTIONTURBOCHARGERINITIALLYWASAPPLIEDTODIESELENGINES,BUTASTHEPRESSURIZATIONTECHNOLOGYDEVELOPMENTANDENVIRONMENTALPROTECTIONPRESSUREINCREASING,MOREANDMOREGASOLINEENGINETURBOCHARGERISINSTALLEDTURBO,THETURBO,ORT,THEFIRSTTIMEBYTHESWEDISHSAABSAABMOTORSUSEDINAUTOMOBILEINDUSTRYNOWMOREANDMORECARAPPLICATIONTURBOTECHNOLOGYSAABD70CARCARRYINGTHESAABTECHNOLOGYISBASEDONINDEPENDENTRESEARCHANDDEVELOPMENTOF23TENGINE,THESETOFTURBOCHARGINGSYSTEMINHERITSTHESAABOFNORTHERNEUROPEANDESCENT,ANDSOMEDEVELOPMENTFAMILIARWITHTHESTRUCTUREANDPRINCIPLEOFTHETURBOCHARGINGSYSTEM,INACCORDANCEWITHREQUIREMENTSOFTHEDOMESTICENVIRONMENTANDNOISE,THESUPERCHARGINGSYSTEMTOIMPROVE,ADJUSTANDMAKEITMOREINLINEWITHTHEDOMESTICVARIOUSSTANDARDS,MOREMEETTHEREQUIREMENTSOFCONSUMERSINCREASINGLYSTRICT,MAKETHESAABD70SEDANINTHEINCREASINGLYFIERCEMARKETCOMPETITIONINVINCIBLEPOSITIONSAABD70CARNOTONLYHASASTRONGPOWER,MAKETHEDRIVERSREALIZECONTINUOUSTUIBEIFEELING,ANDSOLVETHE“SLUGGISHSTART,STALLSPEED“TURBOCHARGEDMODELSSUCHASCOMMONPROBLEMCOMPAREDWITHTHESAMEENGINE1700TURNTURBINEINTERVENTION,SAABD70ENGINESPEED1200RPM,THETURBINECANEARLYINTERVENTION,ONTHEINITIALVELOCITYHAVEOBVIOUSADVANTAGESINADDITION,THEENGINEALSOIMPLEMENTSTHE1900TO5000TURNPEAKTORQUEOFLINEAROUTPUT,AFTERTHEGUARANTEEPERIODOFTHEACCELERATIONOFEXTRAORDINARYABILITY,MAKETHESAABD70ALSOHASASTRONGPOWERWHENTHECARINHIGHSPEEDKEYWORDSTURBOCHARGING；AIRCYLINDERINTERNALCOMBUSTION；CORRECTIVEMAINTENANCE北京交通大学毕业设计（论文）毕业设计论文承诺书与版权使用授权书III目录中文摘要IABSTRACTII1绪论111选题的发展背景112选题的目的与意义213选题的国内外研究现状2131选题的国内研究现状2132选题的国外研究现状3133小结314研究内容415研究思路与论文结构421级标题6212级标题62113级标题731级标题10312级标题103113级标题1141级标题12412级标题124113级标题125结论14参考文献16附录A附录标题17北京交通大学毕业设计（论文）绪论11绪论发动机的增压是利用专门的增压器将空气或者可燃混合气预先进行压缩，再送入发动机气缸，用以提高充气密度、增加进气量、提高平均有效压力，从而达到提高功率和降低油耗的目的。实践证明，增压是提高发动机功率的最有效的方法。此外，增压还可以降低燃油消耗、提高发动机扭矩、减少有害排放和降低燃烧噪声等。而绅宝D70汽车的23T废气涡轮增压器实际上是一种利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率，使汽车具有强劲动力。11选题背景1905年，苏尔寿兄弟研发公司发明了世界上第一台涡轮增压器，为此后高性能发动机的产生提供了良好的解决方案。早期的涡轮增压器主要应用在航空领域。到20世纪30年代，由于在赛车上的应用，涡轮增压发动机已经变得广为人知。随后涡轮增压器逐渐扩展到量产车领域，先是卡车，然后是轿车。在涡轮增压器长达一个世纪的开拓和发展方面，盖瑞特（GARRETT）公司起到了至关重要的作用。1953年，盖瑞特公司研发了T02涡轮增压器，并取得巨大成功。1954年，盖瑞特成立空研工业部，专门从事涡轮增压器的设计与制造。1961年，又在汽车界首次尝试将涡轮增压器应用到轿车上。在随后的发展中，盖瑞特逐渐演变成世界上最著名的涡轮增压器厂商。1999年，盖瑞特并入霍尼韦尔（HONEYWELL）公司，但增压器产品仍沿用盖瑞特商标。而对于一般用户而言，买台“带T的”涡轮增压车型的第一个反应就是比普通车的自然吸气引擎车动力强劲了不少的确，涡轮增压引擎得益于它与众不同的工作原理，使其拥有优异的升功率表现，相对于同功率的自然吸气车，在相同的动力输出数据和非极端使用条件下，油耗方面的未必会比自然吸气车差。而且，其最大的优点就是升级、改装的便利性和原厂就具备的性能提升潜力也非自然吸气发动机可以媲美。绅宝D70汽车是北汽控股公司在2009年收购瑞典萨博技术而自主研发的首款B级轿车。它不仅继承了萨博的增压技术而且进行不断改善，使其更加满足消费者的需求。北京交通大学毕业设计（论文）绪论212选题的目的与意义废气涡轮增压系统，在发动机不需要重大变化的情况下，使功率上升2050，高增压超过100；并且能回收一部分废气能量，使发动机的经济性提高34；废气涡轮增压系统可以增大转矩，提高汽车装载质量，使汽车在高原地区，可恢复发动机功率；减少排气噪声，对环境保护有重要意义。废气涡轮增压系统具有良好的全工况性能。主要是有利于改善低工况性能，提高排气能量利用率，使气缸扫气顺利，降低有害气体排放。而绅宝D70轿车要在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，也必然要采用这种废气涡轮增压技术。通过不断地了解、学习、改进绅宝D70汽车的废气涡轮增压系统，使绅宝汽车的增压系统更加完善，更加满足消费者严格的要求。13国内外研究现状131国内研究现状从涡轮增压器气动设计的角度来看，已经经历了3个阶段20世纪50年代采用的一维设计方法，简单认为流场参数只在轴向方向发生变化；20世纪6070年代采用的二维设计方法，认为流场具有轴对称的特点；基于我国著名科学家吴仲华先生创立的S1、S2两类相对流面理论为准三维设计方法奠定了理论基础。从一维、二维到准三维气动设计体系的共同特点是不能计及旋涡分离流动等的影响，只能通过引入经验修正因子加以考虑。在日新月异的计算机技术的强力推动下，计算流体力学获得了突飞猛进的发展。目前采用准二维设计方法设计离心式压气机与径流涡轮已经很普遍。因全于元流方法可以更准确、更全面地描述叶轮内部流场，利于它对各种损失模型与叶轮内部流场的的深入研究已经取得很大成绩，现已成为涡轮增压器叶轮设计的基本方法。我国近年也开始进行空气动力学计算、只元流场分析、叶轮及叶型设计、强度分析及性能预测等等。就设计方法而言，下一步的发展一是取决于理论上的突破，二是计算机技术的发展。我国的增压器工业的设计与制造技术正处在“发展中”状态，而西方国家已经达到了“发达”状态。如今涡轮增压器的结构已经相当紧凑、合理、完善，材料性能的提高对涡轮增压器性能、成本的贡献是相当大的。可喜的是近年来高新技术材料应用研究进展很快，对增压器的发展起着非常重要的作用。TIAL合金作为一种新型的高温材料，密度小（约3739G/CM2，只有镍基高温合金78133G/CM2的二分之一左右）、高温强度及抗氧化性好，具有高的比强度和比弹性模量，高温时仍可保持足够高的强度和刚度，用于涡轮增北京交通大学毕业设计（论文）绪论3压器可以大幅度降低其转动惯量，提高其瞬态响应性。在生产工艺中，采用高频感应快速熔化浇铸工艺铸造叶轮已经成功，采用粉末冶金成型方法也已制成涡轮毛坯，另外值得重视对的是，压气机进气端与滤清器结合采用静电滤清、进气预旋等措施提高滤清效果与拓宽压气机流量范围。总的说来，经过几十年的发展，涡轮增压器的产品基本结构趋于一致，但小型化与运用新技术优化结构却方兴未艾。社会的不断发展对发动机提出了越来越高的要求，其必然对涡轮增压技术的发展也带来严峻的考验。132国外研究现状国外在20世纪80年代，计算流体力学在离散方法、网格生成和求解方法等方面已基本成熟，对于涡轮增压器内部旋涡分离流动数值模拟的困难在于湍流模型。能够初步满足工程应用的湍流模型的出现，使得数值求解雷诺平均的全三维定常NS方程组不仅成为可能，而且越来越实用，从而出现了一批可用于涡轮增压器数值模拟的叶轮机全三维定常黏性数值模拟程序。涡轮增压器的实验研究与流场测量技术水平有了质的提高。随着动态传感技术、非接触测试技术、计算机测试技术、虚拟测试技术等水平的不断提高，涡轮增压器实验获得了全新的手段从低速到高速，从静止到转动部件，从定常到非定常，从总特性测量到流场的诊断。由于测量技术的进步及实验数据的积累，国外许多研究机构和制造厂家都建立了自己的数据库，积累了丰富的设计经验。基于实验测试技术的进步和丰富的实验数据库，以及计算流体力学的物理模型改进和计算能力不断增强，涡轮增压器全三维数值模拟的精度和可信度不断提高，使得全三维CFD模拟由流场分析工具变为气动设计工具成为现实。目前，国际上已具备基于全三维定常黏性CFD技术设计涡轮增压器的能力，涡轮增压器设计系统已由准三维过渡到全三维。经过模型校核、验证和确认的全三维定常黏性CFD技术的引入，实现了涡轮增压器产品设计由“物理样机”的优化转变为“数值样机”的优化，摆脱了在优化设计阶段对对物理样机大量试制的要求，缩减了研制周期和成本，实现了增压器气动设计由“经验设计”向“预测设计”的转变。国际上内燃机增压的性能水平近年来有了很大提高，表现在满足欧以上排放的变截面增压和两级增压系统的产品已成功商品化；单级增压大于5，高增压技术的研究已成功突破了亚声速压气机的限制，跨越到跨声速压气机的时代。成绩的取得归因于涡轮增压器内部流动基础理论研究的进步，以及设计、研制和试验技术的改进。133小结随着科技进步和市场需要，涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小、转速更高，空气压缩比更优，涡轮增压发动机已经成为提高发动机动力性的主流方向，涡轮增压发动机在汽车上的应用将会越来越广泛。随着涡轮增压系统的不断改善与创新，不仅能为北京交通大学毕业设计（论文）绪论4汽车提供卓越的性能，而且必将为环保和节能做出更多的贡献。14研究内容根据国内外增压技术的现状及绅宝D70汽车的废气涡轮增压系统存在问题，本研究将重点研究以下内容1绅宝D70汽车发动机废气涡轮增压器的结构分析绅宝D70汽车的废弃涡轮增压系统，了解绅宝D70废气涡轮增压器的结构及工作原理，熟练掌握此套涡轮增压系统的特点及缺陷。2绅宝D70汽车发动机废气涡轮增压系统的改善分析在阐述绅宝D70汽车废气涡轮增压系统的构造及工作原理的基础上，结合本款绅宝D70汽车的实际情况，对此套涡轮增压系统进行了系统的分析，对此套废气涡轮增压系统中的不足进行了调整改善。3绅宝D70汽车发动机废气涡轮增压系统的简单故障及检修根据绅宝D70汽车的实际情况，分析此套废气涡轮增压系统常见的故障，并对常见故障进行检修。使此套废气涡轮增压系统更加完善，使绅宝D70汽车的品质更加卓越。15研究思路与论文结构本研究的研究路线如图11所示。图11研究路线图北京交通大学毕业设计（论文）绪论5根据以上研究思路，本论文共分为五章。第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文的研究思路和方法。第二章分析绅宝D70汽车废弃涡轮增压系统的结构及工作原理，深入了解这款废气涡轮增压系统的优点及不足。第三章对绅宝D70汽车废气增压系统中的不足深入分析，并针对典型的废气阀在脱离介入时打开关闭频繁造成的增压器异响进行改善。第四章介绍了针对绅宝D70汽车废气涡轮增压系统常见故障如漏机油、叶片磨损等及其检修对策，第五章设对全文做了总结，并提出了本论文有待进一步研究的问题。北京交通大学毕业设计（论文）62绅宝D70汽车废气涡轮增压系统增压，就是利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，在送入发动机气缸的过程。增压后，每循环进入气缸内的新鲜充量密度增大，使实际充气量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性能的目的。3KMEE1030INVP（11）式中I缸数；ME平均有效压力；VK工作容积；N发动机的转速；冲程数可知提高发动机功率的方法改变发动机结构参数增加缸数I，增大缸径D、活塞行程S，减少冲程数；提高发动机转速N及活塞平均运行速度；提高平均有效压力。21绅宝D70汽车废气涡轮增压系统结构绅宝D70汽车废气涡轮增压系统是基于SAAB技术自主研发的增压系统。其基本结构是把涡轮和压气机装在同一轴上，并由轴承、壳体等组成。压气机叶轮是用铝合金制作的精密铸件，叶片的形状通过应用流线解析、FEM技术等设计而成，离心式废气涡轮增压器叶轮采用后弯式，扩压器用无叶型，以适应汽车宽广流量范围。涡轮叶轮用耐热性高的镍或钴合金材料，应用精密铸造法整体铸造。设有轴承、油道的中间壳和涡轮壳间的油封机构都很重要。绅宝D70汽车废气涡轮增压器的结构如图21所示北京交通大学毕业设计（论文）71压气机蜗壳2压气机叶轮3连接轴4推力轴承5挡油板6中间壳7增压器浮动轴承8涡轮叶轮9涡轮蜗壳图21绅宝D70汽车废气涡轮增压器构造211绅宝D70废气涡轮增压器废气阀执行器绅宝D70汽车采用旁通涡轮增压器，这种增压器在涡轮进口处设置了一个受增压压力控制其开启、关闭的执行机构。发动机工作时，旁通阀与曲柄整体转动，并通过推杆与固定在增压器壳体上的执行器中的弹簧一端相连，而执行器的另一端则通过软管与压气机出口的增压压力相通。当增压压力达到一定程度时，克服了弹簧预紧力，并推动推杆，让曲柄打开旁通阀，将进入涡轮的部分废气经旁通阀通道直接排入排气管中，从而将废气涡轮增压器的增压压力控制在一个合理的范围之内。绅宝D70汽车采用的旁通涡轮增压器正是以低速端进行最佳匹配,使发动机低速时转矩大,排放污染低,同时,又通过旁通阀来解决由此而产生的高速端时增压压力过高的问题,从而解决了高速端和低速端同时兼顾的问题。绅宝D70汽车废气涡轮增压器放气阀执行器工作示意图，如图22所示北京交通大学毕业设计（论文）8图22绅宝D70汽车废气涡轮增压器放气阀执行器工作示意图22绅宝D70汽车废气涡轮增压系统工作原理绅宝D70汽车废气涡轮增压器利用发动机排出的具用一定温度和压力的废气能量，通过涡轮转换为转子的回转机械能，从而带动与其同轴的压气机叶轮高速旋转，新鲜空气由压气机吸入并加压，提高密度后经进气管送入气缸，从而增加了气缸的充气量，供更多的燃油完全燃烧，提高发动机的功率。因此，增压是在不增加发动机排量和转速的情况下，提高动力性，改善经济性，降低排气污染的行之有效的手段。绅宝D70汽车废气涡轮增压器的工作原理示意图，如图23所示北京交通大学毕业设计（论文）9图23绅宝D70涡轮增压器工作原理示意图在高原地区，由于气压低，空气稀薄缺氧，自然吸气的发动机功率会有所下降，海拔高度每增加1000，功率下降约10左右，采用废气涡轮增压的发动机，海拔的升高对功率的影响较小，因为涡轮增压器在高原运转时，随着高度的升高，其转速也会上升，提高了增压压力，可以补偿因海拔高度升高而引起的进气密度下降的影响，从而可以减小发动机功率下降的幅度。因此，采用废气涡轮增压技术是恢复发动机高原功率的有效措施。另外，在不提高发动机气缸内最高燃烧爆发压力条件下，绅宝D70汽车采用涡轮端带排气放气阀的增压器，可大大改善增压发动机扭矩特性及低、中速时的燃油经济性。就拿汽油机工作原理来说，每向气缸里面提供1公斤的汽油，大约需要气缸吸入15公斤的空气，才能保证汽油充分燃烧。然而这15公斤的空气，其体积将是非常大的，光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度，不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此，提高发动机吸入气体的能力，也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。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，涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机。它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，就可以增加发动机的输出功率了。北京交通大学毕业设计（论文）103绅宝D70汽车废弃涡轮增压系统的改善绅宝D70汽车凭借独有的EMS发动机管理系统，发动机转速1200转时，涡轮可提前介入，在1900转达到峰值，相比同类发动机的1700转才开始介入，在起步速度上有明显的优势。绅宝D70汽车动力输出曲线如图31所示图31绅宝D70汽车动力输出曲线图31绅宝D70汽车废气涡轮增压系统缺陷虽然绅宝D70废气涡轮增压系统是基于SAAB独创的动力分流技术自主研发的一套涡轮增压系统，造就了在同级别车型中表现无人能及的动力性能专门根据涡轮增压发动机的需要而自行设计的TRIONIC管理系统可控制发动机整套启动过程和各部分零件的温度反应，并可同时改进扭矩和油门的反应灵敏度，使发动机具有丰沛、平顺的扭力输出和行驶时的稳定性。但是由于涡轮增压器经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600左右，增压器转子以800011000R/MIN的高速旋转，国内原材料、零部件等更方面的影响，此套废气涡轮增压系统仍然有些瑕北京交通大学毕业设计（论文）11疵。如废气涡轮增压器放气阀磨损严重；增压器在介入初期异响等问题。311绅宝D70废气涡轮增压器稳压腔改善现针对绅宝D70废气涡轮增压器在介入初期异响问题进行剖析，发现当增压器刚开始介入工作时，由于在放气阀临界点，而放气阀感应灵敏，打开、关闭过于频繁，造成的放气阀磨损严重，降低增压效率，降低发动机输出功率，减少增压器使用寿命以及引起增压器异响等问题。为了解决采用涡轮增压器后带来的振动与噪声问题，对急加速过程产生的增压器嗒嗒异响进行了原理分析，采用LMSTESTLAB软件在整车上进行了测试。根据测试结果，利用排除法进行了诊断，确定产生嗒嗒响的部位和根源是执行器。按照管道内消除气体振动原理，在执行器入口处增加了一个稳压腔，同时结合仿真结果，调整了执行器内部的弹簧刚度，经过主观评价和试验测试，嗒嗒响已彻底消除。研究结果表明急加速时的增压器嗒嗒响是由于执行器入口及发动机排气压力脉动造成的，降低嗒嗒响的最主要方法是减小执行器入口压力脉动。而增加的稳压腔就可以实现这一目的。北京交通大学毕业设计（论文）结论124绅宝D70汽车废气涡轮增压系统常见故障及检修绅宝D70汽车废气涡轮增压器工作在高温（600左右）、高压、高转速（800011000R/MIN）的恶劣环境，比较容易损坏，其中的原因是双方面的，一是厂家设计的缺陷，二是车主的使用及维修保养跟不上。而废气涡轮增压器制造装配精密，一旦损坏了，很难通过简单的修复达到要求的精度而继续使用，所以了解绅宝D70汽车废气涡轮增压系统常见故障、检修及保养就显得尤为重要了。41绅宝D70汽车废气涡轮增压器常见故障为了降低绅宝D70汽车废气涡轮增压器的磨损、延长其使用寿命、减少车主的维修费用，通过正确的使用和保养实现这个目的。下面简单介绍几种常见故障及保养方法。411废气涡轮增压器常见故障涡轮增压发动机常见的故障就是漏机油，如图41所示。一方面，机油漏入进气管，进入燃烧室燃烧，使得排气管冒蓝烟，另一方面，机油漏入排气管，直接随排气排到大气中。图41增压器漏机油在轴承和密封环接触的地方有积碳，如图42所示。这种积碳不是因为燃烧室的汽油燃烧不充分，而是因为温度高，把润滑油道的机油给烧了所导致的积碳。北京交通大学毕业设计（论文）结论13图42增压器积碳涡轮叶片变形，疲劳腐蚀，甚至断裂，如图43所示。一般是因为进入气缸内的空气中，含灰尘杂质的量比较大，而涡轮转速极高。怠速时，涡轮转速约为12000R/MIN，而节气门全开时，涡轮转速可达到135000R/MIN，灰尘打在高速旋转的涡轮叶片上，时间长了就会造成叶片断裂，同时造成涡轮增压器异响。图43增压器叶片断裂涡轮的壳磨损，如图44所示。这是由于轴承损坏，或者涡轮压片变形折断等原因，造成类似于发电机扫膛的现象，即高速旋转的涡轮叶片与壳体发生接触和摩擦，使得壳体被磨损，壳体内表面划出一道一道的痕迹。图44增压器涡轮的壳磨损北京交通大学毕业设计（论文）结论14412废气涡轮增压器检修方法举出废气现象涡轮增压器的诸多常见易损坏零部件后，损坏的原因也就水落石出，大都是因为增压器在高温、高压、高转速运转的条件下，润滑和冷却跟不上造成的。对于这个问题，厂家可以在设计的时候采取些措施来减小或避免这种损坏，但对于普通车主，只能从使用和保养方面下功夫，来减小涡轮增压器的磨损，具体措施如下勤换机油。严格按照制造厂商提供的机油更换里程和时间更换机油，确保机油品质。因为增压器与发动机气缸共用机油进行润滑，会加速机油的老化速度。如果延迟更换机