增压论文

第一篇：增压论文

涡轮增压器的流动模拟方法综述

引言：

内燃机的增压源于内燃机的出现，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发挥限制，20世纪80年代以来内燃机广泛地采用了增压和增压技术，成为内燃机的一个重要“模块”。

废气涡轮增压器由压气机（压气机叶轮、压气机蜗壳）、涡轮（涡轮叶轮、涡轮蜗壳）和中间体（轴承、压气机叶轮、涡轮叶轮和轴、密封、润滑油路和冷却腔等）组成。由于涡轮增压器的工作原理是依靠高速气流来推动涡轮旋转，因此，研究涡轮内气体流动之意义重大。在计算流体动力学领域，CFD不是单纯的理论分析，而是更接近于试验的研究，且极大的依靠一些较简单的、线性的、与原问题有关的严格数学分析，以及依靠启发性推理、边试边改的方法和试验所得的经验公式。它来源于实践，服务于工程，是发动机现代化设计所必需的有力工具之一。

在废气涡轮增压器内的气体流动为三元流动，气体可压缩，并且不是理想的无粘性气体，流动过程为非绝热、非均匀及非定常流动，因此气体的流动是极其复杂的。故在实际应用中，为简化流动现象而作假设：忽略气体粘性引起的摩擦力，气体作等熵、绝热、无粘性的定常流动[1]。

气体状态的数学描述：连续性方程、动量守恒方程、能量方程及标准κ-ε湍流模型等

[2]控制方程。

参数主要有：压力P、密度ρ、温度T等基本热力学参数以及速度ν等运动学参数，还可以求出比熵S、声速a、马赫数Ma等参数的变化规律。

[3]涡轮边界条件：黎曼不变量

P1V=()P2

P1V=()P2*in1*

out1(k1)/2k(1k1Ma1)2k1Ma1)2(k1)/2k(1

计算流体力学CFD（Computational Fluid Dynamics）是一种计算机模拟技术，集流体力学、数值计算方法和计算机图像学于一体。应用CFD技术能对发动机工作过程进行数值模拟，提供相关变量，如浓度场、温度场、压力场、流场等的变化情况。数值模拟可以加深对内燃机内气液流动及燃烧过程中复杂的物理、化学过程的理解，揭示相关参数的影响，使用CFD仿真计算的方法研究，仿真计算数值与试验结果吻合较好，误差在一定范围之内，[4~5]基本符合要求。

对于类似的相关实验，利用CFD软件模拟已得到验证。

① CFD技术在进排气道的流动模拟

用CFD软件进行柴油机螺旋进气道流动特性的三维数值模拟，利用气道稳流试验台验证了模拟计算的准确性，分析了螺旋段的结构参数对流场特性的影响。

利用GT-Power和Concepts NREC软件进行柴油机的通流匹配计算，选用变截面可调增压器，通过涡轮喷嘴开度调节涡轮端进气来减少因海拔变化引起的进气量变化，从而改善发动机的高原性能。通过改变涡轮的流通截面，能极大地拓宽增压器的高效流量范围。

数值计算所需要方程主要有流动控制方程和湍流方程，计算采用任意拉格朗日-欧拉法（ALE）对流动控制方程进行迭代求解，连续方程、动量守恒方程及湍流κ-ε双方程采用中心差分格式进行差分，能量守恒方程采用上分法，收敛次数设为2000～3000次。

通过计算结果分析，验证了CFD三维数值模拟结果与试验值吻合良好，因此根据CFD

[6~7]软件分析评价螺旋进气道性能是可行的。

② CFD技术在叶轮内的流动模拟

为了说明空气在叶轮通道中的流动过程，假定空气在进入叶轮之前的状态和流速是均匀的。这样，当空气进入叶轮通道后，被叶轮带着作旋转运动，在离心作用下被跑向叶轮的边缘；由于叶片间的通道作扇形扩张，空气在其中的相对速度逐渐减少而压力逐渐增大。空气在叶轮中的运动，是由叶轮的牵连旋转运动以及沿着叶轮通道内的相对速度合成。实际上，空气在旋转通道内的运动是很复杂的，以致于在任一通道的横街面上，空气的运动都是不均匀的。

空气在叶轮中的流动时，其损失可分为六项：空气在通道内的扩压损失、转弯损失、摩擦损失，空气在叶轮与壳体间的漏气损失，空气与叶轮背面之间的摩擦损失，空气进入叶轮时的撞击损失。

喘振不仅影响离心压气机的流量范围和工作效率，还直接影响压缩系统的安全性、可靠性。以普遍适用的JP60车用涡轮增压器离心压气机为研究对象：

JP60压气机几何参数：

参数名称/单位参数值

入口轮毂半径／mm7.5

入口轮缘半径／mm21.4

叶轮出口半径／mm30

长叶片数6

短叶片数6

叶尖间隙／mm0.5

模拟计算使用叶轮机械领域普遍认可的CFD软件NUMECA进行分析研究，稳态计算时选取理想气体Red Gas与Turbulent Navier-Stokes数学模型，非稳态计算时采用全周非稳态计算模拟方法，全周计算模拟的叶轮部分网格采用单通道稳态计算时网格，将单通道网格复制成全周网格，蜗壳网格也仍然采用稳态计算时所使用的网格。

试验在120000r／min工况下进行，选择4个工况点（62％、54％、43％、32％）分析压气机从稳态到失速再到喘振的全过程中的非定常流动情况。发现在相对流量54％工况时

[8]检测到明显失速频率。

通过此次实验可以得出结论：（1）随流量减小，导风轮上游从稳定流动发展到旋转失速，最后发展为全周失速，倒流区域在周向方向上不断扩展，流动逐渐恶化；（2）不同叶高相对速度分析发现尾缘倒流越弱，则正向流动改善，叶轮尾缘回流是流道发生堵塞的主要原因；

（3）叶轮尾缘回流是诱导扩压器回流的主要原因，叶轮出口区域的回流首先发生在叶轮尾缘与扩压管入口交界处[9]。

而通过以上模拟，以及与三元流动的理论计算相结合，可对压气机流场进行分析及对喘振原理进行研究，通过修改叶轮的形状，使得气流在叶轮通道内的压力分布和速度变化，对提高压气机效率有较大的影响。

③ CFD技术在涡轮增压器轴承上的应用

涡轮增压器轴承是决定其工作可靠性的关键零件，它不仅直接影响增压器的结构可靠性与使用寿命，还会影响增压器的机械效率。

针对JP60涡轮增压器进行模拟，运用NUMECA的三维粘性流动数值计算软件FINE／TURBO进行涡轮级与压气级内部流场计算，计算中采用S-A模型模拟其三维紊流流场；使用FLUENT软件模拟叶轮背部泄漏气体的流场。计算模型采用二维轴对称旋转模型，应用带双层近壁处理的标准κ-ε紊流模型模拟其流场，对数值计算出的压气机和涡轮叶轮的表面及

背面压力进行积分，最终得到轴向力。

增压器转子轴上的轴向力是压气机叶轮和涡轮叶轮两侧的气体压力的代数和，车辆用涡轮增压器的压气机与涡轮叶轮是相互背向布置的，叶轮两侧的作用力，可以相互抵消一部分。通过轴向力的理论计算与实验模拟出来的结果相结合，可以计算出相关变量，进而改善涡轮增压器的相关参数。

④ CFD技术在蜗壳上的模拟

由扩压器出来的空气进入到蜗形壳或等截面的集气器内，经由集气器出口输至其它地方，蜗壳的截面形状有梯形、梨形、扇形、圆形、矩形等形式。

使用CFD模型设计和模型测试两种手段，利用相对流量Q可进行理论研究“蜗壳压差试验”，以此来检测两机运行状况[11]。

涡轮级CFD计算所需几何模型包括涡轮蜗壳流道模型和叶轮通道模型，蜗壳流道三维几何模型是根据H1F增压器混流涡轮蜗壳的二维CAD图纸，利用三维建模软件Pro／E建立的，利用NUMECA的Fine／turbo软件包中的手动生成望各模块igg进行蜗壳流道的网格

[12]生成。

⑤ CFD技术在未来涡轮增压器上的应用

在尾气排放、燃油耗的相关法规被日趋强化的今天，涡轮增压器的新技术的电动增压器进行了试制样机的相关试验，确认了该技术的可行性。通过有限元法（FEM）磁场解析和电路模拟结果计算能量损失放热值，通过计算流体动力学（CFD）解析计算冷却流路内的流速

[13]分析值，对流路进行改进。

[14]利用CFD软件Fluent软件进行流场和温度场的仿真，可改善其声学性能。由于CFD

可以准确地给出流体流动的细节，因而可以从对流场的定量分析中发现产品设计中存在的问

[15]题。据此优化设计方案，达到改善传统产品设计过程的目的。

废气涡轮增压作为现代内燃机的一项关键技术，在提高发动机的动力性、经济型和改善排放方面发挥着重要作用，对改善起动、加速性能差，瞬间响应迟缓和冒烟严重等问题，两

[16]级涡轮增压系统是一个重要发展方向，而对两级增压的模拟技术CFD也面临着新的挑战。

有限容积法FVM（Finite Volume Method）在多维流动中占据着重要地位，其基本思路是：将计算区域划分为有限个容积，将控制方程在每个控制容积上逐一积分，导出偏微分守恒型的离散方法，物理意义明确，理论上可以避免流量计算的误差。

从国外研究成果看，不仅在理论上采用各种先进的数值方法和网格划分技术对排气管系的流动作了二维及三维的数值模拟，而且还出现了很多应用广泛的商业软件，如美国Los Almos国家实验室采用ALE法开发的KIVA（Ⅱ，Ⅲ）、英国帝国理工学院采用SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）法开发的PHOENICS程序。这些软件的核心技术是多维流动数值模拟模块，可以对二维或三维的对流扩散粘性可压缩流体

[17]流动问题进行数值求解。[10]

结论：

（1）CFD辅助发动机工程逐渐发展成为一门独立的学科，其实质是如何基于计算机技

[18]术，利用CFD理论来解决具体发动机内流系统中的流动计算及数值模拟问题；

（2）CFD理论发展需结合具体工程问题来不断充实、完善，实践-理论-再实践-再理论，这也是人类认识世界的规律；

（3）建立在CFD基础上的多维数值模拟与实验的有机结合，正成为发动机现代化设计与研究方法发展的主流。

参考文：

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第二篇：增压技术、FSI

增压技术

众所周知，汽车发动机是靠燃料在发动机气缸内燃烧从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，除了多提供燃料燃烧，就是提供更多的空气。

增压技术是一种提高发动机进气能力的方法。

它通过采用专门的压气机，预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，增大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。

发动机的增压方法主要有三类：机械增压、废气涡轮增压和复合增压。废气涡轮增压早先运用于柴油车，国内轿车１９９８年开始在排量１．８的奥迪２００上运用，以后又有奥迪Ａ６的１．８Ｔ（即Ｔｕｒｂｏｃｈａｒａｅｄ，涡轮增压），直至最新的帕萨特１．８Ｔ。

涡轮增压的优点是显而易见的，在不增加发动机排量的基础上，可大幅度提高功率和扭矩，其输出的最大功率大约可增加４０％，如１．８Ｔ车大约与２．３升排量的车动力相当。另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放。

当然，发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生的最高爆发压力和平均温度将大幅度提高，从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。这就是至今为止，增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。

机械增压

上世纪60年代涡轮增压技术出现以前，机械增压是当时发动机的主流增压技术。早在20年代的赛车上就使用了该项技术来提高动力输出。机械增压的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好（完全没有迟滞）。但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时，因为它会产生大量的摩擦，损失能量，从而影响到发动机转速的提高。

传统的机械增压器在中低转速时，对发动机的动力输出有明显改善，但峰值功率出现较早，发动机最高转速较低。这种发动机可以在任何时候，都能输出源源不断的扭力，大大减小换档频率。所以，机械增压非常适合匹配在又大又重的豪华房车上，而讲求高速性能的跑车就很不适合采用它了。

在摩擦的作用下，机械增压容易产生一种特有的噪音。追求舒适的豪华房车要想采用它，就必须采用各种手段来减少这种噪音。奔驰在它的C200K上采用了机械增压，它能发挥出V6发动机的动力水平。

1、FSI是Fuel Stratified Injection的词头缩写，意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。

大众FSI发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

FSI特点是：能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。下面分别详细阐述：

FSI发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择2种运行模式。在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。在这两种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空作动的开关阀进行开启/关闭。在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。进一步说，在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。

如上所述，根据FSI发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连续变化。因此，三效催化转化器不能够净化排放气体中的NOx。这是因为三效催化转化器要利用排气中的HC或CO进行NOx还原反应的缘故。在稀薄燃烧中，在排放气体中残留很多氧气，不能进行NOx还原反应。为了使NOx吸储型催化剂获得高效功能，其温度必须保持在250-500℃范围内。当超过这一温度范围发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三效催化转化器进行废气处理。然而这又与燃油经济性下降相关，为此，必须增加废气冷却装置。利用这种冷却装置，排放气体通过NOx吸储型催化转化而被冷却，由于稀薄燃烧的范围宽，催化转化器的寿命也延长。然而，NOx吸储型催化转化器会受到硫侵蚀而中毒，所以必须把汽油中的含硫量尽量降低到最少。但是，如前所述，含硫低的汽油不是到处能供应的。大众汽车公司采取的措施是，把催化剂反应温度提高到650°以上，从而把附着在催化剂上的硫通过燃烧而加以消除。

在高速行驶时，能够保持这样高的催化剂温度，但是，在城市内行驶时则催化剂温度下降，就不能烧除附着在催化剂的硫。为此，通过NOx传感器监视硫附着在催化剂上的程度，根据监测情况提高排放气体的温度。作为其措施，一般采用点火正时延迟，尽管这样做会引起燃油经济性恶化，但是为了净化处理NOx，这是不得已而为之。

2、ＣＤＣ是Continuous Damping Control的缩写，是一种“能自动识别道路状况”的最新汽车减震系统——“自动调节及不间断减震控制系统”。它应该属于主动悬架系统的一种，而主动悬架系统又有主动式液压悬架和主动式空气悬架之分。它的原理是：微机根据传感器送来的信号和驾驶员给予的控制模式，经过运算分析后向悬架发出指令，悬架可以根据微机给出的指令改变悬架的刚度和阻尼系数，是车身在行驶过程中保持良好的稳定性能，并且将车身的振动响应控制在允许的范围内。一般说来，主动式空气悬架的控制内容包括车身高度、减振器阻尼（衰减力）、弹簧弹性系数等三项。

用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送给弹簧和减震器的空气室中，以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器，按车高传感器的输出信号，微机判断出车辆高度，再控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而控制车辆高度；在减震器内设有电动机，电动机受微机的信号控制。利用电动机可以改变通气孔的大小，从而改变了阻尼（衰减力）的大小。

采用主动式悬架或持续减振控制CDC后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。即使在坏路面，车身的跳动也较少，轮胎对地面的附着力提高。

3、“副车架”的概念，是常常在车书中出现的新名词。这种部件也并不只是大众途锐车上才有，其它的车型上也多有配置。副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬挂的支架，使车桥、悬挂通过它再与“正车架”相连，习惯上称为“副架”。副架的作用是阻隔振动和噪声，减少其直接进入车厢，所以大多出现在豪华的轿车和越野车上，有些汽车还为引擎装上副架。

第三篇：增压系统工程师岗位职责

1.制订具体方案和开发计划，分管所负责的产品计划及产品的具体方案。

2.执行所立项目的研发计划、安排具体工作的开展。

3.组内成员工作协助，及时准确与客户沟通。

4.对所负责的产品有分析能力。

5.对开发出来的新产品进行试验和改进。

6.协助工艺规格的编制、技术标准的执行。

7.完成上级交代的其他工作。

第四篇：增压油缸技术协议_1022

300MN增压器技术协议

甲方：苏州昆仑重型装备制造有限公司

乙方：常州力安液压设备有限公司

甲、乙双方就300MN增压器总成（含液压缸、机架、活塞杆位置传感器、油缸油口法兰）进行充分的技术研讨与协商，双方达成如下协议：

1、油缸主要技术参数

低压缸内径：Ø720mm高压缸内径：Ø412mm活塞杆直径：Ø412mm 活塞杆行程：2800mm安装尺寸：7000mm低压腔工作压力：30MPa 中压腔工作压力：44.6 MPa高压腔工作压力：91.6 MPa；

试验压力：工作压力的1.2倍，试验用油清洁度不超过NAS7；

2、增压器的设计及制造应满足甲方现场的安装连接要求，乙方的设计图纸如需变更需经甲方会签确认，会签后的图纸双方各执一份，作为验收依据之一。

3、油缸的密封圈：低压腔、中压腔采用爱科（奥地利），高压腔采用徐州天骄超高压密封圈（200MPa等级）。

4、增压器的主要零件材质和技术要求：

a、低压缸体、高压缸体、高压缸底：42CrMo锻件；调质处理，HB 270~310；

b、低压缸底、活塞杆：45#；调质处理，HB 220~285；

c、机架：采用厚板焊接结构，乙方需保证增压器的机架的设计合理性与可靠性，并需要考虑与甲方300MN压机主机架及液压管路的连接。

e、活塞杆采用整体结构；

5、以上零件的力学性能等指标以图纸的具体要求为准。

6、增压器上、下连接板（各4件）、油口连接法兰（中、低压法兰各4件），由乙方负责设计、提供。

7、对于低压缸体、高压缸体、高压缸底应超声波进行100%探伤，达到GB/T 6402-2008《钢锻件超声波检测方法》3级质量要求。

对于增压器机架，焊接结构需要对焊缝进行100%探伤，探伤标准按国家JB/T 4730。

7、缸体零件的通用技术要求：

7.1低压缸体内表面粗糙度不大于GB/T 1031中的Ra0.4μm；缸体内径尺寸公差不低于GB/T 1801中的H8；缸体内表面母线的直线度公差不大于1000∶0.1。

7.2高压缸体内表面粗糙度不大于GB/T 1031中的Ra0.4μm。

8、高压活塞杆的通用技术要求：

8.1高压活塞杆调质处理，HB 220~285；

8.2高压活塞杆外表面镀硬铬，镀铬单边厚度不小于0.015~0.02mm；

8.3活塞杆外表面导向段的表面粗糙度不大于GB/T 1031中的Ra0.4μm；外表面导向段外径公差不低于GB/T 1801中的f8，圆度公差不低于GB/T 1184中的8级，母线直线度公差不大于1000∶0.1，活塞和活塞杆的同轴度公差不低于GB/T 1184中的7级规定。

9、内置式磁致位移传感器由乙方负责供货，采用美国MTS公司产品，型号：GBF3000MU051S2G2100，输出信号：SSI，24位格雷码，分辨率：0.01mm。

10、其他技术要求详见附件图纸。

11、油缸涂装要求：底漆：环氧富锌漆，漆膜厚度80微米；环氧云铁中间漆，漆膜厚度100微米，氯化橡胶面漆，漆膜厚度70微米。面漆颜色按照CSB05 1426-2001漆膜颜色标准，高压缸体红色、低压缸体黄色、机架绿色。

12、油缸出厂试验按照GB/T15622-2005《液压缸试验方法》进行，试验合格后方可出厂。卖方需提前2天通知买方尺寸检验时间及试压时间，买方要求对油缸、机架等关键部位进行出厂前的验收。

13、出厂资料：质检资料（原材料质量证明书含化学成分、机械性能；热处理报告、探伤报告，尺寸检验记录、试验报告）、增压器总装配图、机架总图、油缸总图、零部件图以及密封件清单、合格证等。

14、质保期为产品出厂之日起24个月，如在质保期内发生产品质量问题，乙方负责免费提供现场服务，并免费修理或更换。

15、未尽事宜，甲乙双方协商解决。本协议与产品合同具有同等法律效力。本协议双方负责人签字生效。双方在执行中严格遵守，不得违约。

甲方：苏州昆仑重型装备制造有限公司乙方：常州力安液压设备有限公司

委托代表：委托代表：

日期：日期：

第五篇：电动涡轮增压后的实验报告（范文模版）

电动涡轮增压后的实验报告电动增压刚开始调到2000转或100公里时速时打开，后又调到1800转 90公里时速时打开。

安装后的主要感觉，马力有所增加，扭力增大了，油耗没有增大还是保持100公里10升以下。

我平时开车过了60多公里就挂5挡，保持80公里均速。高速行驶也就保持110公里以下，声音也好听。这次由于做实验主要实验在打开电动增压时的效果。当我在5挡时保持80~90公里时速，遇到上坡或需要加速超车时往往要减挡增大扭力加速。

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这次实验打开电动增压时，车子好像有了一股闷劲，不用减挡稍一加油就挺过去了，低中速扭力增大了。在山区行驶时感觉也是这样。平常3~4挡爬坡时感到扭力不够时赶紧换挡，这次实验脚下稍一加油发动机似乎闷劲十足，不慌不忙就上去了。由于控制电动增压开关连动在油门上，油门开启到一定成度就打开了。急加速时它也会根椐需要及时起动增压，效果不错。

我本人还比较满意。平时用车时它不启动也不影响正常进气。由于增压装置改装在车头前进气量大.空气凉爽.密度大.所以效果不错。当然涉水时就不行了，喜欢涉水的同志可改装涉水器喉管。

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