內(nèi)燃機(jī)增壓基礎(chǔ)、計(jì)算和設(shè)計(jì)

叢書序

譯者的話

前言

中文版前言

編輯的話

符號(hào)和縮寫

第１章　緒論１

參考文獻(xiàn)３

第２章　增壓的定義和目的４

２.１　發(fā)動(dòng)機(jī)功率與增壓的關(guān)系４

２.２　不同的增壓方法概況６

２.２.１　產(chǎn)生增壓壓力的方式６

２.２.２　增壓器結(jié)構(gòu)形式８

２.２.３　發(fā)動(dòng)機(jī)工作方式８

２.３　總結(jié)８

第３章　增壓的起源９

３.１　汽油機(jī)９

３.２　柴油機(jī)１０

３.３　航空發(fā)動(dòng)機(jī)１２

３.４　廢氣渦輪增壓的起源１４

參考文獻(xiàn)１８

第４章　增壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程理論

基礎(chǔ)１９

４.１　概述１９

４.２　機(jī)械增壓２０

４.３　廢氣渦輪增壓２１

第５章　壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)形式和壓氣機(jī)

特性場(chǎng)２５

５.１　熱力學(xué)和壓縮２５

５.２　壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)形式２９

５.２.１　概述２９

５.２.２　擠壓式壓氣機(jī)３０

５.２.３　流動(dòng)式壓氣機(jī)３５

參考文獻(xiàn)４５

第６章　發(fā)動(dòng)機(jī)的壓比－容積流量

特性場(chǎng)４６

６.１　概述４６

６.２　二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)４８

６.３　四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)５０

第７章　增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同

工作５２

７.１　動(dòng)態(tài)增壓５２

７.１.１　相調(diào)諧的進(jìn)氣系統(tǒng)５２

７.１.２　脈沖增壓５５

７.２　機(jī)械增壓５６

７.２.１　帶擠壓式壓氣機(jī)的四沖程

發(fā)動(dòng)機(jī)５６

７.２.２　帶流動(dòng)式壓氣機(jī)的四沖程

發(fā)動(dòng)機(jī)６０

７.２.３　二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)６１

７.３　廢氣渦輪增壓６３

７.３.１　廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)與

機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行特性

上的差異６３

７.３.２　廢氣渦輪增壓的基本方程６５

７.３.３　有效渦輪機(jī)截面積的計(jì)算６９

７.３.４　脈動(dòng)的渦輪機(jī)進(jìn)氣沖擊

的影響７５

７.３.５　渦輪機(jī)特性場(chǎng)７９

７.４　增壓空氣冷卻的影響８５

參考文獻(xiàn)８８

第８章　發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程仿真９０

８.１　概論９０

８.２　氣缸工作過(guò)程９１

８.３　氣體交換管路中的狀態(tài)

變化９７

８.３.１　零維和一維模擬９７

８.３.２　三維模擬１０２

８.４　發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行１０５

參考文獻(xiàn)１０６

第９章　廢氣渦輪增壓的特性１０８

９.１　排氣管的影響１０８

９.１.１　在不同氣缸數(shù)及點(diǎn)火間隔下

排氣管的連接１０８

９.１.２　在脈沖增壓和恒壓增壓情況下

技術(shù)上可用的廢氣能１１２

９.１.３　脈沖增壓的變型１１８

９.２　加速特性１２０

９.３　轉(zhuǎn)矩特性１２４

參考文獻(xiàn)１２７

第１０章　改善廢氣渦輪增壓轉(zhuǎn)矩和

加速特性的措施１２８

１０.１　輸出狀態(tài)和分類１２８

１０.２　放氣閥１３０

１０.３　可變渦輪機(jī)尺寸１３３

１０.４　可變壓氣機(jī)尺寸１３９

１０.５　相繼增壓１４３

１０.６　二級(jí)增壓１４８

１０.６.１　不可調(diào)二級(jí)增壓１４８

１０.６.２　可調(diào)二級(jí)增壓１５３

１０.７　電驅(qū)動(dòng)輔助壓氣機(jī)１５９

１０.８　機(jī)械驅(qū)動(dòng)輔助壓氣機(jī)１６０

１０.９　電輔助的廢氣渦輪增壓器

（ｅｕＡＴＬ） １６３

１０.１０　增壓空氣掃氣１６４

１０.１１　外部壓縮空氣的供給１６４

１０.１１.１　增壓空氣管路內(nèi)的

供給１６４

１０.１１.２　噴射－輔助１６７

１０.１１.３　直接進(jìn)入氣缸１６８

１０.１２　組合式增壓１６９

參考文獻(xiàn)１７２

第１１章　基于廢氣能量利用的特殊

的增壓過(guò)程１７５

１１.１　渦輪冷卻和米勒工作

過(guò)程１７５

１１.１.１　渦輪冷卻１７５

１１.１.２　米勒工作過(guò)程１７７

１１.２　渦輪復(fù)合工作過(guò)程１８４

１１.２.１　概述１８４

１１.２.２　中速機(jī)１８７

１１.２.３　低速機(jī)１９１

１１.２.４　商用車發(fā)動(dòng)機(jī)１９５

１１.３　超高壓比增壓過(guò)程１９９

１１.４?。茫铮恚穑颍澹鴼獠ㄔ鰤哼^(guò)程２００

１１.５　渦輪制動(dòng)２０５

參考文獻(xiàn)２０８

第１２章　增壓空氣冷卻和增壓空氣

冷卻器２１０

１２.１　基礎(chǔ)２１０

１２.２　增壓空氣冷卻器結(jié)構(gòu)

形式２１４

１２.２.１　水冷增壓空氣冷卻器２１４

１２.２.２　空氣冷卻的增壓空氣

冷卻器２１６

１２.３　增壓空氣冷卻系統(tǒng)２１７

１２.４　增壓空氣冷卻器中應(yīng)避免

超過(guò)露點(diǎn)２１９

參考文獻(xiàn)２２１

第１３章　增壓的特殊問(wèn)題２２２

１３.１　發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和

熱負(fù)荷２２２

１３.２　高海拔地區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行

（高功率） ２２６

１３.３　增壓對(duì)廢氣排放的影響２３１

１３.３.１　概述２３１

１３.３.２　廢氣再循環(huán)２３３

１３.３.３　廢氣后處理系統(tǒng)２３４

參考文獻(xiàn)２３６

第１４章　增壓裝置的結(jié)構(gòu)特征２３７

１４.１　概述２３７

１４.２　車用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪

增壓器２３７

１４.２.１　基本結(jié)構(gòu)和殼體２３７

１４.２.２　轉(zhuǎn)子軸２４２

１４.２.３　支承和潤(rùn)滑２４７2100433B

本書除對(duì)內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)的理論基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式、過(guò)程仿真、工作特性、冷卻等內(nèi)容進(jìn)行詳盡論述外，還對(duì)相繼增壓、二級(jí)增壓、與發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力耦合和機(jī)械耦合，以及增壓技術(shù)在車用、船用、固定機(jī)械用、航空用發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行了全面介紹，尤其是對(duì)增壓技術(shù)在增加內(nèi)燃機(jī)功率密度、降低油耗、減少排放進(jìn)而促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)小型化的作用進(jìn)行了詳盡分析。本書適合從事增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)增壓部件研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)的工程師閱讀使用，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)基礎(chǔ)有4個(gè)方面。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)時(shí)，飛行器部件的幾何外形要用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示，稱為外形數(shù)學(xué)模型。為適應(yīng)電子計(jì)算機(jī)計(jì)算和探索適用的外形數(shù)學(xué)模型，建立了計(jì)算幾何學(xué)學(xué)科。常用的描述外形的數(shù)學(xué)方法有分段二次曲線、參考樣條曲線和曲面、孔斯曲面、貝齊埃曲面和 B－樣條曲面等。

包括圖形顯示的硬件技術(shù)、基本軟件和各種算法。它們是實(shí)現(xiàn)交互式設(shè)計(jì)的必備工具。可以生成各種圖形和字符，將圖形放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)、修改、消除隱藏線、產(chǎn)生明暗度和色調(diào)等。

在飛行器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中存取信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和傳遞。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)除計(jì)算機(jī)外存貯器（磁盤、磁帶）中的大量相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)外，還包括處理數(shù)據(jù)的軟件以及支持這些軟件的硬件。數(shù)據(jù)庫(kù)的管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件的核心部分。

應(yīng)用數(shù)控技術(shù)可直接調(diào)用設(shè)計(jì)階段形成的數(shù)字信息，經(jīng)過(guò)處理后用來(lái)控制機(jī)床和其他加工設(shè)備，加工出所需的零件。數(shù)控技術(shù)不僅用于加工，也用于繪圖、測(cè)量、彎管、鉆孔和鉚接等。2100433B

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》涉及內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器，尤其是涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件。

內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件專利目的

針對(duì)上述已有技術(shù)中，噴嘴環(huán)組件存在的葉片之間進(jìn)氣通道變化小，增壓調(diào)節(jié)性能低和葉片材質(zhì)性能不能更好地滿足使用要求的問(wèn)題，《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》提供了一種不僅噴嘴環(huán)組件葉片之間通道面積變化率大，燃?xì)饬髁亢退俾收{(diào)節(jié)性能好，且葉片在高溫高壓下耐磨性能好，抗沖擊和蠕變能力強(qiáng)，不易氧化的渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件。

內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件技術(shù)方案

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》所要解決的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：所述噴嘴環(huán)組件包括拔叉、安裝盤和葉片，所述安裝盤呈圓環(huán)形，在安裝盤側(cè)面同一圓周上均勻間隔同向設(shè)置有多組葉片，每組由至少三塊葉片組成，每組葉片之間能彼此相互同時(shí)打開和疊合，在安裝盤的另一側(cè)面上設(shè)置有與葉片相對(duì)應(yīng)的拔叉，所述葉片與拔叉用可在安裝盤上轉(zhuǎn)動(dòng)的軸固定相連接，所述葉片為三維曲面。

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》所述內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件中的葉片采用鎳鉻鈮基耐熱合金制造，其化學(xué)成份的百分比為：碳0.2-0.4％，硅0.75-1.75，鎳19-22％，鉻23-27％，鈮0.7-1.5％，錳≤1.5％，其余為鐵。

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》所述噴嘴環(huán)組件裝有三維曲面型葉片，其葉片與安裝盤、拔叉和拔叉盤組成多組相互同向隔開，每組葉片之間能相互同時(shí)打開和疊合，在葉片從打開到疊合的過(guò)程中，其葉片之間的進(jìn)氣通道可不斷變化，其渦輪增壓器進(jìn)氣量也可隨發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況不斷變化，使渦輪始終工作在高溫效率區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)在各種狀態(tài)下得到合適的增壓空量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在理想的狀態(tài)下工作，不僅可實(shí)現(xiàn)渦輪增壓器提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率30-100％，減少有害氣體排放10％以上，實(shí)現(xiàn)煙氣排放達(dá)到歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)，而且可降低油耗5-10％，提高了汽車的使用經(jīng)濟(jì)性；再是，噴嘴環(huán)組件葉片采用更具有耐高溫高壓，不易氧化，耐磨性能好的材料制造，提高了噴嘴環(huán)組件的使用壽命。

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》所述內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件工作原理是：由于噴嘴環(huán)中的葉片呈三維曲面，能夠很好地順應(yīng)高溫高速高壓燃?xì)獾牧鲃?dòng)，各種損失小，效率高，并且能夠在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)葉片之間的進(jìn)氣通道截面積，當(dāng)噴嘴環(huán)組件的葉片全部疊合時(shí)為最小開度狀態(tài)，每組葉片內(nèi)的進(jìn)氣通道封閉，即最小開度可以向大開度方向調(diào)整，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最小工作流量；當(dāng)噴嘴環(huán)組件的全部葉片打開到最大開度狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣通道截面積為最大，其時(shí)進(jìn)氣流量比變化率比現(xiàn)有圓柱形或鞭形葉片型式的噴嘴環(huán)組件的進(jìn)氣流量比變化率提高了30％以上，膨脹比變化率提高了20％以上。

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》所述葉片采用鎳鉻鈮基耐熱合金制造的工藝方法是：

1、采用金屬注射成型工藝方法制造；

2、外購(gòu)各種原材料，按工藝配比混合并粉碎；

3、在相應(yīng)模具中注射成型；

4、成型后進(jìn)行脫脂；

5、脫脂后，在1270-1320℃再進(jìn)行真空燒結(jié)1小時(shí)；

6、燒結(jié)后進(jìn)行固溶正火熱處理；

7、熱處理后進(jìn)行整形拋光，檢驗(yàn)入庫(kù)。

《內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器噴嘴環(huán)組件》所述的內(nèi)燃機(jī)可變幾何渦輪增壓器嘴環(huán)組件上的葉片機(jī)械性能是：硬度≥145HV，在常溫（20℃）時(shí)抗拉強(qiáng)度≥650兆帕，屈服強(qiáng)度≥260兆帕，延伸率≥28％；在高溫下（800℃）時(shí)抗拉強(qiáng)度≥360兆帕，屈服強(qiáng)度≥145兆帕，延伸率≥41％。