浅析涡轮增压发动机的性能及改进措施
高效涡轮发动机的结构优化研究
高效涡轮发动机的结构优化研究在现代航空航天领域，高效涡轮发动机的研发和优化一直是备受关注的焦点。
涡轮发动机作为飞机、航天器等动力系统的核心组件，其性能的优劣直接影响着整个装备的运行效率、可靠性和经济性。
因此，对高效涡轮发动机的结构优化研究具有极其重要的意义。
涡轮发动机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，驱动涡轮旋转，从而带动压气机和其他部件工作，将化学能转化为机械能。
要实现高效的能量转换，发动机的各个结构部件都需要精心设计和优化。
首先，压气机的设计是关键之一。
压气机的主要作用是提高进入燃烧室的空气压力，为燃烧提供充足的氧气。
为了提高压气机的效率，需要优化叶片的形状和布局。
传统的直叶片设计在一定程度上限制了压气机的性能，而采用先进的弯扭叶片设计可以有效地改善气流的流动特性，减少流动损失，提高压气机的增压比和效率。
其次，燃烧室的结构优化也至关重要。
良好的燃烧组织能够提高燃料的燃烧效率，减少污染物的排放。
在燃烧室的设计中，需要考虑燃料的喷射方式、燃烧室内的气流分布以及火焰稳定等因素。
采用多点喷射技术可以使燃料更均匀地分布在燃烧室内，提高燃烧的完全程度；优化燃烧室内的气流结构可以增强火焰的稳定性，降低燃烧过程中的温度波动，从而减少热损失。
涡轮部件的优化同样不可忽视。
涡轮叶片在高温、高压和高速旋转的恶劣环境下工作，对其材料和结构的要求极高。
通过采用先进的冷却技术，如气膜冷却、内部冲击冷却等，可以有效地降低涡轮叶片的温度，提高其使用寿命和可靠性。
同时，优化涡轮叶片的形状和叶栅结构，能够提高涡轮的做功能力，进一步提升发动机的整体性能。
另外，发动机的整体结构布局也会对性能产生影响。
合理安排各个部件的位置和连接方式，可以减少气流的阻力和压力损失，提高发动机的整体效率。
例如，采用紧凑的结构设计，缩短气流通道的长度，可以减少能量的损耗。
在结构优化的过程中，材料的选择也是一个重要的方面。
高强度、耐高温的新型材料能够承受更恶劣的工作条件，为发动机性能的提升提供了基础。
涡轮增压柴油机瞬态特性的改善
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由以上分析可知，提高增雎器响应性能是改善涡轮增压柴
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ＭＡ ２／８ ＮＬ ７ 柴油饥：转速 ８０ ｎ ｎ ３ ０ Ｗ ｇ ，单缸班宰为 ３０ Ｗ， ４ｋ 压缩比为 １， ６ ，平均有效压力 ２ ．ｂ ５ ３５ ，定压涡轮增压，增压压 力 ２ ｂ 。为了改善柴油初的瞬志特性．采用了 向压气栅 十 ９ 轮
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航空发动机涡轮故障分析及维修方案设计
航空发动机涡轮故障分析及维修方案设计摘要：本文是对航空发动机涡轮故障分析及维修方案设计的研究。
对航空发动机涡轮故障进行研究工作，需要对涡轮的结构组成和工作原理以及故障模式有一个清晰的了解，并对故障模式给出预防措施，用可靠性分析法制定维修方案。
本文首先对飞机涡轮发动机的重要性进行阐述。
然后对目前国内外涡轮发动机的研究现状作出总结。
发现各个国家在涡轮发动机方面的研究水平差距很大，我国在涡轮发动机研究上落后较大。
了解涡轮内部系统的工作原理。
在飞机正常的运行过程中对涡轮应注重维护和保养以及定期检修。
关键词：涡轮发动机，可靠性分析法，故障机理分析，维修方案一、引言航空发动机是一种极其复杂和严密的热力机械。
作为飞机的心脏，它不仅是飞机飞行的动力，也是推动航空工业发展的重要动力[1]。
人类航空史上的每一次重大变革都离不开航空发动机技术。
空气发动机主要分为三种类型，分别是活塞型，燃气轮机型和喷射型，并且这三种类型的空气机的特性和用途也有所不同[2][3]。
目前使用最广泛的是燃气轮机气动发动机。
燃气轮机是航空燃气涡轮发动机的重要部件之一，因为它安装在燃烧室后面，并且是在高温气体的影响下旋转并工作的部件。
航空燃气轮机具有高功率，高气体温度，高速度和重载的特点。
现代高驱动涡轮发动机的涡轮输出功率为100MW或更高，涡轮叶片发出的平均功率为200KW。
为了在小型轻量化的情况下提高航空燃气涡轮发动机的性能，主要措施之一是采用高温燃气。
涡轮机部件是空气发动机的三个高压部件之一。
普通民用发动机的工作叶片相当于一级方程式赛车或三辆家用汽车的动力输出。
同时，涡轮叶片能抗的住比其材料熔点还高七百度的温度，以及大约1千千克的离心拉伸应力。
高温和压力是涡轮机作业的真实的描述。
涡轮机部件所面临的第一道屏障就是高温，其工作氛围温度往往为一、两千多度；涡轮叶片由原先的不具备冷却功能结构的实心叶片，到现在可以在一个微小叶片上打数以千百计的冷气通道孔的新型超强冷却叶片，由此可以看出其很难构建和制作。
车用发动机涡轮增压器的使用要点及故障分析
靠 。 一般 自吸式 发 动机 ， 理 加装 废 合 气 涡 轮 增 压 系 统 后 ， 率 可 提 高 ３ ％ 功 ０
一
５％ ， 低 比油 耗 ５ 左 右 ， 利 于 ０ 降 ％ 有
改 善整 机 动 力性 能 、 济 性 能及 排 放 经
品质 ， 而得 到 广 泛应 用 。 因
是 由 于 使 用 不 当 或 故 障 处 理 不 及 ｔ－ ￣ － ， ｊ
单 串 之 间 正 负 极 接 触 ，而 产 生 短 路 。
基 于 此 ， 电池 厂家沃 特 玛迅 速 制定 锂
新 能 源 车 辆 的 发 展 ， 是 我 们 所 有 汽 则
车 人 的 责 任 与 时 代 使 命 。 口
间润 滑不 良而过早 损坏 。 ２ 高 速 运 转 时 切 勿 立 即 熄 火 ． 增 压 发 动 机 停 机 前 ， 别 是 长 时 特
厚 的铁皮 封板 开 孔 ： ２ 强 制 通 风 ： 近 电气 舱 门 的 ２ ． 靠
个 隔栅 在 自然通 风 的基 础上 ， 加 ２ 增
三 、车辆 电池 的 内部结 构 要求
２ １年 ５月 ２ 日 ， 门 公 交 ８ ０１ ８ 厦 ８ 路 新 能 源 公 交 车 在 运 行 途 中 ， 合 动 混
点 ，是 在 不 增 加 发 动 机 排 量 的 基 础
利 用 发 动 机 排 出 的 具 有 一 定 能 量 的
废 气 进入 涡 轮并 膨 胀作 功 ， 气 涡轮 废 的全 部 功 率 用 于 驱 动 与 涡 轮 机 同轴 旋 转 的 压 气 机 工 作 叶 轮 ， 压 气 机 中 在 将 新 鲜 空 气 压 缩 后 再 送 入 气 缸 。废 气 涡 轮 与压 气机 通 常 装成 一体 ， 为废 称 气 涡轮 增压 器。 其 结构 简 单 ， 作 可 工
发动机废气涡轮增压
增压的概念
• 增压是将空气压缩并供入气缸，用以提高 充气密度、增加进气量的一项措施。
• 增压的目的在于提高功率，伴随着空气量 增加，相应地增加循环供油量，即可增加 功率
发动机增压的特点
1)可以减少缸数或气缸直径，减少整机外形 尺寸和单位功率的重量，这对提高车辆使 用经济性很有意义。 2)提高了热效率，降低了发动机的油耗率。 3)减少了排气污染及噪声。 4)降低了单位功率的造价。 5)对补偿高原功率损失十分有利。 6)零部件的机械负荷和热负荷增加
第三节 废气能量的利用
• 自然吸气的活塞式内燃机，间断燃烧而 能做到从高温吸热，热效率高，但不能 做到完全膨胀。 • 涡轮式机械能完全膨胀，适应的转速高， 单位功率的体积与重量比较小。但工作 温度不可能太高。 • 两者合理结合，有利于能量的充分利用
四冲程涡轮增压发动机理论示功图
恒压增压系统与脉冲增压系统
经济性改善
影响经济性改善的因素
• 负荷率：增压使功率范围扩大，高负荷的经 济运行范围扩大了；而在低负荷区，增压器 的能量转换不好，进、排气阻力及换气损失 增加，对低负荷经济性没有明显作用。 • 转速：保持原有功率和较高扭矩的情况下， 适当降低发动机转速 • 与车辆参数合理配合 • 增压中冷 • 压气机效率
废气涡轮增压器的基本结构和工作原理
1—压气机蜗壳 4—推力轴承 7—卡环
2—压气机叶轮 5—挡油板 8—涡轮机叶轮
3—密封套 6—隔热板 9—涡轮机蜗壳
离心式压气机的工作原理
•
压气机中气流参数的变化
括压器的工作
压气机的绝热效率
• 空气的压缩过程
空气的压缩功
• 耗功最小的是可逆绝热过程，所需的绝 热压缩功：
影响经济性改善的因素——负荷率
浅析柴油发动机涡轮增压器的“保健”
油发动机上所装配的涡轮增压器并不陌生。以我空 军某车辆改装厂研制的某型号机场清扫车 为例，该
型号清扫车的底盘车和产生动力源的上装发动机均 为康明斯柴油发动机，二发动机均安装有废气涡轮
增压器，涡轮增压器的安装可提高该装备的吹扫性
ｌ ８
器 的转速 高达 每 分钟 数万 转 ，并 且长 期在 排气 高温 下运 转 因此 其工 作 条件 恶劣 。许 多装 有 涡轮 增压
轴 在惯 性作 用下 仍在 高速旋 转 ，这就 容 易因 断油而 与 其轴承 烧 死 。另外 ，带 负荷运 转 的柴 油机 ，其排 气歧 管温 度很 高 ，若突 然停 转 ，该处热 量便 传 至增 压器 壳体 上 ，把 已经停 止流动 的机 油熬 煎成 积炭 。
必要时可听听欢快的音乐， 哼哼歌 曲。 长途驾驶时， 要 按规 定保 证 至少两 个 驾驶 员轮 换驾驶 。 ４ 、注意体息，加强锻炼 。驾驶员要学会 自我调 节 ，行车过程中感觉疲劳、困倦了，要及时采取措 施 ，切 不可“ 熬 一熬 ” 、“ 再 开一 会再说 ” ，要 随时停 车 ，冬 天让 冷风 吹 一吹 ，夏天 洗 把冷 水脸 、喝喝 清 凉饮料。必要时，要就地休息甚至睡一睡，待困倦 疲劳消除后 ，再继续行驶 。平时要注重身体素质的 锻炼，积极参加一些有益的体育活动，养成 良好的 作 息 时间 ，就可 以有 效预 防疲 劳 。 由于疲劳驾驶的不确定性 ， 使得交警部门对 它的预防管理非常困困难，目前只能采取加大宣传 力度 、加强特定时间的巡逻监控、强化高速公路入 口的管理 等 方法 ，没 有 立竿 见影 的预 防措施 ，所 以 对疲劳驾驶的预防归根结底还在于驾驶员本身，只 要驾驶员心中装着 交通安全和交通法规，学会 自我 提醒、自我警示 、自我调节和 自 我缓解、 自我解除 的 能力 ，并 落实到 行 动上 ．就 会 自觉抵 制疲 劳驾 车 行为，确保行车安全。
浅谈涡轮增压器的使用及故障排除
燃油 燃 烧 柴 油机 采 用废 气 涡 轮增 压 不仅 可提 高 功
率， 还可 减少 单位 功率 质量 、 小整 机外形 尺 寸 、 缩 降低
护不 当所造成 的 因此本 文对增 压器 在使 用 中 的注 意
事项 ， 故障诊 断 ， 以分析 以减 少增 压器 的故 障率 ． 加 延
长使 和寿命
据 统计 ． 增压 器 出现 的故 障 的 ４ ％是 由于 润滑 不 ０ 良造成 ，０ ４ ％是 由于外 界杂 物通过增 压器 所造成 ．０ ２ ％ 是 由其 它原 因引 起的 所 以增压 器对 润滑和 冷却及 密 润滑 油充满 这两个 间 隙 ． 浮动 轴 承在 内外两 层油 膜 使
燃油 消耗 ・ １ 气 涡轮增 压 的优点 、 １１ 增压 器 与 发 动机 只 有气 体 管 路连 接 而 无 机 ．
更 换一次空气 滤清器滤芯或 按行驶 里程定期 更换 使 用中应经常检查 进气系统 和排气系 统的密封 性 漏气 会 使灰尘吸人增 压器及发动 机 ， 损坏增压 器和发动 机 。
后发动机 经济性也有 明显提高 。再 加上相对 减小 了机
械损失 和散热损失 ．提高 了发 动机的机械效 率和热效
损 ， 至发生 卡死故 障 。 甚 刚启动 不 能猛轰 油 门 。 以防损
坏 增压 器油封 。 停机 时也 同样 如此 ， 逐渐 减少 负荷 ． 直
率 ． 发动机涡轮增压 后燃油消 耗率可降低 ５ １％。 使 ％～ ０
机结构无需做重大改动 ， 便很容易提高功率 ２ ∞ ５ ％。 ０
涡轮增压器的常见故障原因分析及排除技巧
涡轮增压器的常见故障原因分析及排除技巧废气涡轮增压器(以下简称增压器)是一种很精密的装置，广泛应用在工程机械、发电机组等动力设备中，在不改变柴油机基本结构的基础上，增压器能增加动力30%甚至更多，使燃油油耗降低5%左右，收到很好的经济效益。
但是，增压器在其使用过程中往往因安装、使用不当，达不到预期的使用效果，现以增压器的结构原理为基础，分析增压器的常见故障。
增压器是利用排气管中排出的废气，推动涡轮高速旋转，同时通过转子轴带动压气机叶轮高速旋转，其转速可高达50000~230000r/min，高速旋转的压气机叶轮将吸入的空气增压，使进入汽缸的空气密度大大增加，提高了柴油机功率。
1增压器常见的故障1.1增压效果差主要表现在动力下降，冒黑烟，燃油经济性差。
1.2增压器一端或两端漏油这是比较常见的故障，也是影响增压器使用寿命的主要原因。
1.3增压器使用寿命离理想值相差太大换上一个增压器，很快就出现浮动轴承损坏、两端漏油、动力下降等故障。
2故障原因2.1增压效果差(1)空气滤清器太脏，不能向发动机内提供高密度的洁净空气。
(2)叶轮破损，引起进气量不足。
(3)进气的灰尘太多，叶轮和增压器壳接缝处有油泥，影响了增压器叶轮转速，造成进气量不足。
2.2增压器一端或两端漏油增压器转速很高，其浮动轴承的润滑全靠来自油底壳的润滑油润滑。
以正常压力进入轴承间隙的机油在通过轴承工作面后，机油压力变为零，靠自身重力流回油底壳，不会从增压器两端流出。
并且在正常工作时，增压器两叶轮之间有一定的压力，机油是不会从低压的轴承区流向两端高压区的，况且两叶轮和浮动轴承之间还有密封环，一般情况不会发生漏油现象。
但在下列情况下机油有可能从增压器两端漏出：(1)浮动轴承磨损。
长期不换机油或空气滤清器失效造成太多沙尘进入增压器，严重磨损浮动轴承，造成轴承间隙过大，油膜不稳定，在增压器的高转速下，很快就出现增压器的不平衡，引起转子轴系振动加剧，破坏了两端的密封，造成润滑油泄漏。
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浅析涡轮增压发动机的性能及改进措施[摘要]随着人民物质生活水平的提高以及我国近两年的经济快速增长，汽车已不再是奢侈品而逐渐走入寻常百姓家。
但普通的汽车发动机普遍存
在燃油经济性偏低、效率低下而直接导致汽车尾气污染严重。
根据我国的
能源现状及环境压力，普通汽车发动机是既不经济又不环保，涡轮增压技
术的出现很大程度上解决了这一难题，不仅提高了燃油效率还改善了汽车
动力，但随之而出现的发动机“滞后响应”也影响了驾乘感受。
本文重点
介绍涡轮增压发动机的性能及针对“滞后响应”的改进措施。
[关键词]发动机；涡轮增压；滞后响应
引言
增压技术是采用特定的压气机在气体进入气缸之前进行预压缩，提高
进入气缸的气体密度以达到减小气体体积的目的。
所以在单位体积里，气
体的质量大大增加足以满足燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。
汽车发动机增压技术的出现，提高了燃油效率，降低了汽车尾气排放缓解
了环境压力。
一、涡轮增压技术
（一）涡轮增压原理
涡轮增压实际上是另一种空气压缩机，通过压缩空气来增加空气进气量。
它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
气缸。
当发动机转速增加，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就
压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大后就可以燃烧更多的燃
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。
（二）涡轮增压类型
涡轮增压从方式上可以分为以下几种系统：
（1）废气涡轮增压系统。
发动机与增压器没有丝毫机械关系，其压气机主要是内燃机废气驱动涡轮来维持动力。
通常情况下，增压压力能达到180～200Kpa，通过增设空气冷却装置给高温压缩空气冷却。
从而使发动机排出的废气达到增压目的。
（2）机械增压系统。
将发动机曲轴和皮带相连的机械增压系统安装在发动机上，发动机工作时，增压器的转子靠输出轴的动力来支持旋转，空气增压直至吹到进气道中。
（3）复合增压系统。
在发动机上采用废气涡轮增压器的同时采用机械驱动式增压器。
还可以采用其他增压方式，如气波增压、惯性增压等。
二、涡轮增压发动机性能
（一）技术可靠性
涡轮增压器安装在发动机的进排气管上，处在高温，高压和高速运转的工作状况下，其工作环境非常恶劣，工作要求又比较苛刻，因此对制造的材料和加工技术都要求很高。
其中制造难度最高的是支承涡轮轴运转的“浮式轴承”，它工作转速可达10万转/分以上，加上环境温度可达六、七百度以上，决非一般轴承所能承受，由于轴承与机体内壁间有油液做冷却，又称“全浮式轴承”。
（二）排放控制
在排放控制上，涡轮增压发动机明显提高了燃油经济性，降低尾气排放。
所以在排放控制方面，涡轮增压相比自然吸气更容易做到降低排放，
尤其是二氧化碳的排放量。
这正是目前许多车厂纷纷加大力度研发涡轮增
压发动机的一大原因。
（三）加速性能
涡轮发动机有着更大的进气量就相当于人有更大的肺活量，肺活量大
的人运动起来肯定更有劲。
涡轮增压发动机动力普遍能够达到相当于其排
量1.3～1.5倍左右的自然吸气发动机的水平。
实际表现是，涡轮发动机
在达到3000转后的“后劲”比自然吸气发动机更强。
（四）寿命耐久性
由于涡轮工作时会给发动机带来更高的燃烧温度，所以理论上它的寿
命不如自然吸气发动机更长久。
如果涡轮增压器在正常工作状态下能够获
得充分冷却，那就不会有问题。
此外，涡轮增压发动机长时间及高速工作
状态下，油温、水温和进气温度会急速攀升，因此长途行车时涡轮发动机
的温度会很高，停车前必须让涡轮继续工作2—3分钟，如果此时强行断
掉行车用电，失去润滑的中轴就很容易被烧毁。
（一）涡轮增压的迟滞现象
由于转子的惯性作用，叶轮对油门突然变化反应迟缓，从踩油门希望
立即提速，到叶轮高速转动将更多空气压进发动机之间，存在一个时间差。
即使经过改良后最少也要1.7秒来增加或者减少进气的压力，使发动机延
迟增加或减少输出功率。
这对于要突然加速或超车的汽车而言，瞬间会有
点提不上劲的感觉。
（二）迟滞现象的改进措施
双涡轮增压是针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，串联一大一小两只
涡轮或并联两只同样的涡轮，在发动机低转速的时候，较小的排气量即可
驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力，从而减小涡轮迟滞效应。
在双
涡轮增压的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接。
并联是指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作，每组涡轮都是同规格的，如保时捷911turbo，Supra的2JZ-GTE，SkylineGT-R的RB26DETT，和BMW新的3.0双涡轮增压都是并联涡轮的典型代表，其优点就是增压反应
快并减低管道的复杂程度。
串联涡轮通常是一大一小两组涡轮串联搭配而成，低转时推动反应较
快的小涡轮，小涡轮高转时大涡轮介入，提供充足的进气量，功率输出得
以提高，RX-7的13B-REW引擎就是串联涡轮的典型例子。
四、结语
在最近30年时间里，涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上，它
弥补了自然吸气式发动机的一些先天不足。
增大动力的同时控制了燃油消耗，减少了废气排放。
发动机在不改变气缸工作容积的情况下可以提高输
出功率10%以上，因此许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动
机的输出功率，从而实现轿车的高性能化。
所以说增压发动机是未来多种
内燃机发展的必然方向。