汽油机涡轮再冷增压系统设计

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1、中图分类号：TK421.8UDC分类号：621.5汽油机涡轮再冷增压系统设计作者姓名胡国庆学院名称机械与车辆学院指导教师马朝臣教授答辩委员会主席杨策教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月汽油机涡轮再冷增压系统设计胡国庆2015年6月DesignofTurbo-coolingSystemforSparkIgnitionEngineCandidateName：HuGuoqingSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:P

2、rof.MaChaochenChair,ThesisCommittee：Prof.YangCeDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得

3、北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来对发动机的排放和能耗要求越来越苛刻，因此发动机逐渐向高压缩比和高增压比等方向发展。限制汽油机压缩比和增压比提高的主要因素是爆震，增压汽油机的进气经过中冷器冷却之后温度依然很高，爆震倾向依旧很大。受限于中冷器的传热介质、体积以及效率等因素影响，通过改善中冷器进一步降低进气温度的效果不太显著。本文提出了一种用于增压汽油机的空气涡轮再冷系

4、统，通过使中冷后的空气经过空气涡轮膨胀器降低增压汽油机的进气温度，缓解汽油机的爆震倾向以期增加汽油机的压缩比或提高增压器的增压比来改善汽油机的性能。本文在发动机性能仿真软件GT-Power中，建立1.5L增压汽油机的原机仿真模型，并且对汽油机的外特性上的多个工况点进行了验证，结果表明：仿真得到的汽油机转矩、燃油消耗率、进气密度和压比随转速的变化与实验结果基本一致，模型误差在3%以内，说明搭建的模型可信度高。在搭建的原机模型的基础上匹配涡轮再冷增压系统，并且改变再冷空气涡轮的流通特性，获得不同的进气温降。通过PID控制废气旁通阀的

5、开启直径改变进气压力，对比分析了不同进气温度和进气压力对汽油机的动力性和经济性的影响规律。最后选择进气温降为20°C进行仿真计算。根据仿真结果对空气涡轮增压器压气机、涡轮叶轮以及压壳和蜗壳进行初步设计，并结合空气涡轮增压器的进气温度低的特点，进行了空气涡轮增压器的结构设计，并画出CAD设计图纸。关键词：增压汽油机；涡轮再冷增压系统；性能仿真；空气涡轮I北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,engineemissionsandenergysourcesbecomemoreshort-handed,an

6、dthedevelopmenttendencyofenginegraduallytothehighcompressionratio,highpressureratioandsoon.Themainfactorlimitingtheincreaseofcompressionratioandpressureratioofgasolineengineisknocking.Thetemperatureofintakegasofboostgasolineengineisstillhighthroughtheintercooler,andk

7、nockingtendencyisstillgreat.Limitedbytheheattransfermedium,thevolumeandefficiencyfactors,itisnotsignificanttofurtherreducesintakeairtemperaturebyimprovingtheeffectoftheintercooler.Turbo-expansionisaconceptwhichisaimedatreducingtheintaketemperatureofpressure-chargedga

8、solineenginesbymakingthecoldairthroughtheairturbineinordertoextendedtheknocklimit(relativetoaconventionalcharge-cooledsystem).Anext