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1、涡轮增压发动机在公交车上的应用郑州科技学院郑州科技学院 毕业设计（论文）设计（论文）题目：涡轮增压发动机在公交车上的应用 所 在 系 ：机械工程系 专 业 名 称 ：公交车检测与维修 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间：2010 年 3 月 10 日 涡轮增压发动机在公交车上的应用I涡轮增压发动机在公交车上的应用摘 要城市公交车用六缸涡轮增压发动机上进行可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的匹配与优化，旨在提高城市公交车用涡轮增压发动机的低速扭矩，降低排气烟度，提高公交车用涡轮增压发动机的加速响应性能，解决加速时冒黑烟严重的现象，同时使涡轮增压发动机的经济性得到提高。通过对城
2、市公交车用涡轮增压发动机典型工况的分析，总结了城市公交车用涡轮增压发动机的运行特点，并且提出了采用 VNT 对其进行改善的方案。继而对 VNT 的优化和匹配，通过大量的试验验证，总结和分析了 VNT 电控系统对公交车用涡轮增压发动机性能和排放的影响规律，确定综合电控方案中各系统的最佳优化规律和电控脉谱。 可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的作用像一个尺寸按无级变化的涡轮壳，通过改变喷嘴环叶片的转角位置来改变涡轮的流通面积，进而控制增压器的转速和增压压力，在发动机宽阔的转速范围内获得最佳的增压匹配，使发动机不仅能够保持高速时的涡轮效率，而且可以提高低速时的涡轮效率，能大幅度减低低速烟度，扩大低油耗的运
3、行区，提高发动机的加速性。同时，VNT 增压器可减低涡轮滞后，提高发动机的瞬态响应性。另外，VNT 还具有结构紧凑，匹配方式灵活，增压系统改动少，控制方式简单等优点。关键词 涡轮增压器 发动机 公交车涡轮增压发动机在公交车上的应用IITurbo-charged engine in the application of busesABSTRACTCity buses with six-cylinder diesel engine on a variable nozzle turbocharger (VNT) of the matching and optimization, aimed at i
4、mproving the urban public transport low-speed diesel engine torque to reduce exhaust smoke, improve bus speed diesel engine response performance to address the serious phenomenon of black smoke when accelerating, while making the economics of diesel engine has been upgraded. Through a typical urban
5、bus diesel engine condition analysis, summarized in urban bus diesel engine operating characteristics, and proposed use of VNT for improvement of their programs. Then the optimization of the VNT and matching, through a large number of test validation,Summarizing and analyzing the VNT bus electronic
6、control system for diesel engine performance and emissions impact of the law to determine the integrated power control scheme in the best optimization of the law of the systems and electric control pulse spectrum. Variable Nozzle Turbocharger (VNT) role as a change in size under the no-class turbine
7、 shell, the nozzle ring by changing the blade angle to change the location of the flow of turbine size, and thus control the speed and the turbocharger boost pressure, a wide range of engine speed within the optimum pressurization match, so that the engine not only to maintain the high speed of the
8、turbine efficiency, but also can improve the low speed of the turbine efficiency, can greatly reduce the low-smoke, low fuel consumption to expand The operation area, to improve the engine acceleration. At the same time, VNT turbocharger to reduce turbo lag, improve transient response of the engine.
9、 In addition, VNT also has a compact structure, matching flexible and change less pressurization system, the control is simple and so on.KEYWORD turbocharger engine buses涡轮增压发动机在公交车上的应用III目 录中文摘要英文摘要1 前 言12 涡轮增压的原理13 涡轮增压的种类73.1 机械增压系统83.2 气波增压系统83.3 废气涡轮增压系统83.4 复合增压系统84 涡轮增压发动机的缺点85 涡轮增压发动机在公交车的使用
10、9结 论12致 谢13参考文献14涡轮增压发动机在公交车上的应用11 前 言涡轮增压的英文名字为 Turbo，一般来说，如果我们在轿车尾部看到 Turbo或者 T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型，譬如奥迪 A6 的 1.8T，帕萨特 1.8T，宝来 1.8T 等等。说到涡轮增压技术，它已经有 100 多年历史了。在 1905 年 Alfred Buchi 博士就申请了第一款涡轮增压器的专利-动力驱动的轴向增压器。到了 1961 年，小轿车开始试探性地安装增压器，但因为瞬间产生的巨大压力和热量，使安装后效果并不理想。而来自于北欧瑞典的 Saab 萨博
11、公司则是第一家把涡轮增压器应用到公交车产品上的公交车制造商，1977 年问世的 Saab 萨博 99 公交车，使公交车发动机在应用涡轮增压技术上，真正开始走向成熟，它的到来同时宣告了公交车产业一个新时代的诞生。涡轮增压技术改写了“排量大小决定功率”的传统概念。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，让车子更有劲。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。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的 1.8T 涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到 2.4L 发动机的水平，但是耗油
12、量却比 1.8 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。 不过在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应涡轮增压发动机在公交车上的应用2用。2 涡轮增压的原理最早的涡轮增压器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。 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
13、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。 涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都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，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，使之增压进入汽缸。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汽缸，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
14、的输出功率了。 涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压涡轮增压发动机在公交车上的应用3器内，二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好，你的发动机就好像电脑 CPU 一样被“超频”了。1、发动机排出的废气，推动涡轮排气端的涡轮叶轮(Turbine Wheel)，并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel) 也同时转动。2、压气机叶轮把空气从进风口强制吸进，并经叶片的旋转压缩后，再进入管径越
15、来越小的压缩通道作二次压缩，这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。3、有的发动机设有中冷器，以此降低被压缩空气的温度、提高密度，防止发动机产生爆震。4、被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸，参与燃烧做功。5、燃烧后的废气从排气管排出，进入涡轮，再重复以上(一)的动作。涡轮增压器 涡轮增压器本体是涡轮增压系统中最重要的部件，也就是我们一般所说的“蜗牛”或“螺仔”。因涡轮的外形与蜗牛背上的壳或海产摊内的海螺十分近似而得名。涡轮增压器本体是提高容积效率的核心部件，其基本结构分为：进气端、排气端和中间的连接部分。其中进气端包括压气机壳体(Compressor Housing，包括压气机进风口(Compressor Inlet)、压气机出风口(Compressor Discharge)、压气机叶轮(Compressor Wheel)。而排气
