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1、武汉理工大学本科生毕业设计（论文）船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的仿真研究学院（系）：能源与动力工程学院专业班级：能源动力系统及自动化0704学生姓名： * * 指导教师： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授
2、权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名 * 专业班级 能动0704班 指导教师 工作单位 能动学院热能工程系 设计(论文)题目: 船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的仿真研究 设计（论文）主要内容：针对船舶柴油机的流量特性和废气透平增压器工作特性，研究两者的配合关系；提出配合关系的数学模型；计算机仿真程序设计。要求完成的主要任务:
3、1收集整理有关船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的技术资料； 2翻译一篇与船舶柴油主机相关的英文技术资料；3确定船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的数学模型； 4完成船舶柴油主机及其透平增压器配合特性计算机仿真程序设计；5提交研究论文。 要求:1)技术文件字迹清晰、概念正确、计算准确、内容完整,设计依据交待清楚,计量单位及表达正确。2)图纸按规范及国标要求绘制,图面清晰整洁,内容完整,表达正确,字迹规范,其中至少一张用电脑绘制。3)外文翻译译文不少于6000个汉字,附外文原文复印件,要求译文忠实于原文,表达流畅。4)专题论文:不少于3000个汉字。5)本专业文献综述：阅读的文献量最少为20篇，
4、其中英文3篇。 指导教师签名 系主任签名 院长签名(章)_ 院(系)盖章 武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告专业名称能源动力系统及自动化论文方向指导教师学 生*论文题目船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的仿真研究开题报告日期2011年3月1日开 题 报 告 内 容目的意义（含国内研究现状分析）内燃机所能发出的最大功率主要是由气缸内燃料有效燃烧所放出 热量决定的，而这受到没循环吸入气缸内实际空气量的限制。如果空气在进入气缸钱得到压缩，空气的密度增大，则在同样气缸工作容积的条件下，可以有更多的新鲜空气进入气缸，因而可以增加循环供油量，获得更大的发动机输出功率。现代柴油机上越来越多地使用了
5、涡轮增压器，涡轮增压器能提高发柴油机功率和改善经济性能。柴油机使用了涡轮增压器后发动机具有升功率高，油耗率低，排污较少,指示功率和有效功率都提高了，也就是提高了机械效率，自然可以明显改善高负荷区运行的经济性。涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。我国在强调GDP增长的同时也非常注重环境保护，船舶作为一大产业，对海洋环境的影响也是不容忽视的，为了满足越来越严格的排放标准，船舶企业需要不断地进行技术改进。涡轮增压器是为柴油，汽油动力装置配套的环保，节能型高科技产品，她能够很好的改善发动机的工作状况，从而满足高标准的排放而必然采取的技术，排放标准的要求,市场
6、与技术的国际化以及船舶市场的飞速发展将为增压器行业的发展带来无尽潜力。历史背景，涡轮增压器是增压发动机上的一个关键部件，发展到今天已经是一个集电子、新材料及机械等多种学科应用为一体的高科技产品，但它并不是一个新概念，而是有着深远的历史渊源。1905年，瑞士工程师波希(在德国申请了涡轮增压器专利。1925 年，德国MAN 公司将涡轮增压器装在船上成功地进行了海上试验。1926年，世界上第一家增压器公司成立( 现瑞士ABC 公司的前身)。同年德国DEUTZ 公司生产出第一批涡轮增压柴油机，使柴油机的功率由423kW提高到551kW，提高了30%。在第一次世界大战期间，装有涡轮增压器的发动机开始用在
7、飞机上。直到20 世纪30 和40 年代，首先在欧洲，然后在美国，涡轮增压器才开始大规模地生产。在美国，通用电气公司为军用飞机研制涡轮增压器。1947 年，德国埃贝施帕赫尔公司开始生产车用径流式涡轮增压器。1961年，美国也有小轿车装置涡轮增压汽油机。20世纪70年代以来，石油危机使能源问题异常突出，各国对节省能源、提高效率的重视促进了涡轮增压技术的长足发展。随后，世界各国日益重视环境保护与可持续发展问题，使涡轮增压器在汽车发动机领域获得了新的发展。尽管涡轮增压是基于50多年前的技术，但它正是21世纪汽车制造商寻求的用来满足日益严格的排放要求的技术。随着世界各国包括中国政府对汽车排放越来越严格
8、的限制，涡轮增压器以其独特的技术性能，将迎来前所未有的市场发展机遇。国内外柴油机工作过程模拟计算的现状与发展 柴油机工作过程的数值模拟是一个复杂的系统过程，包括对气体交换过程、压缩过程、喷雾雾化过程、燃烧过程、膨胀过程和排放物生成过程的模拟。另外，柴油机是一个复杂的几何体，故难以完全确定各点的不稳定边界条件。这就需要建立各种各样的物理化学模型使方程简化。柴油机工作过程模拟的发展可以追溯到早期用计算机模拟柴油机的放热规律。到了60年代中期，计算机的发展为包括进排气过程在内的整个柴油机工作过程模拟创造了条件。随后，柴油机缸内燃烧模型不断完善，进排气系统的数值求解方法也得到比较大的发展。尤其到了90
9、年代初，一批商用柴油机工作过程模拟软件的开发，如奥地利AVL公司的BOOST，英国Gamma公司的GT Power，美国西南研究所的VIPRE, Ricardo的WAVE及CDAJ的GT-Power 等，标志着柴油机工作过程模拟己经达到了实用化的程度。 国内，上海交通大学内燃机性能学科组在高增压柴油机性能提高方面进行了持续的研究，在CIMAC程序的基础上改编了“柴油机缸内及进排气系统中的工作过程模拟程序”，并提出使用于高增压四冲程柴油机的五种系统:(1)二次进气系统(SIP系统);(2)扫气旁通系统(Scaby系统);(3)顾氏系统;(4)自动进排气供油正时系统(AVIEIT系统);(5)混合
10、式脉冲转换器涡轮增压系统(MIXPC系统)。天津大学动力机械及工程学院建立了直喷式增压中冷柴油机工作过程模型，利用Matlab编制了直喷式增压柴油机零维仿真计算程序，对4102BZLQ柴油机工作过程进行了仿真计算。大连海事大学轮机工程学院在CIMAC程序的基础上改编了“二冲程柴油机工作过程计算程序”，并对大连船用柴油机厂的DALIAN-B& W 5 L60MCE柴油机进行了工作过程模拟计算;又建立了16V240ZJB型柴油机气缸、排气管和废气涡轮增压器物理及数学模型，并进行了变工况模拟计算和计算机仿真。基本内容和技术方案1收集整理有关船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的技术资料； 2翻译一篇与
11、船舶柴油主机相关的英文技术资料；3确定船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的数学模型； 4完成船舶柴油主机及其透平增压器配合特性计算机仿真程序设计。5提交研究论文。 技术方案针对船舶柴油机的流量特性和废气透平增压器工作特性；1.查找相关资料，研究两者的配合关系。2.根据研究的配合关系提出配合关系的数学模型；3.根据提出的数学模型，建立数学模型。4.根据建立的数学模型，完成计算机仿真程序设计。5。完成研究论文参阅资料清单1.内燃机学 周龙保 机械工业出版社2. 船舶柴油机涡轮增压器配合及计算机仿真研究 申小明 【硕士学位论文】 武汉理工大学 3. 涡轮增压器发展前景分析 黄智昊 商用汽车 2004
12、年第12期4.预测涡轮增压柴油机增压匹配的一种方法 苏浩伟 华南理工大学学报5.混合增压柴油机增压系统参数模拟计算研究 赵付舟 南京理工大学学报 2009年10月6.船舶内燃机仿真及其应用. 高效洪 北京:人民交通出版社，19937.过程系统建模与仿真. 陈宗海 中国科学技术大学出版社，2002年8.Characteristics of exhaust gas pulsation of constant pressure turbocharged diesel engines T.Azuma, YTokunaga and T.Yura ASME J. Engine Power, t 02(Oc
13、t 1980)9.增压锅炉涡轮增压机组电液伺服控制系统建模与仿真 李罕皞; 王银燕; 冯永明 哈尔滨工程大学动力与能源学院 【期刊】节能技术 2007-01-2610.Z6V1902型柴油机增压匹配的试验研究 宋静波 济南柴油机厂 期刊柴油机 2006-11-1711.16V柴油机增压匹配与排气系统的研究开发 王娅萍 山东大学 【硕士】山东大学12.车用柴油机增压匹配数值模拟研究 王军; 苏铁熊; 张俊跃 中北大学机电工程学院 【期刊】内燃机工程 2007-10-1513.4100AZ型柴油机涡轮增压匹配与性能优化的试验研究 周敏勇; 戚文星; 朱明基; 彭忠康; 孔桂香; 周明涛 上海铁道学
14、院 【期刊】内燃机工程 1992-12-3014.基于伪键合图的内燃机建模与仿真 严运兵; 王仲范; 杜传进; 胡晓林武汉理工大学汽车工程学院 【期刊】内燃机工程 2004-10-1515.涡轮增压器与燃气发动机的匹配及主要增压参数的计算 苏展望; 庞志伟; 郭军良; 徐树伟 胜利油田胜利动力机械有限公司 【期刊】内燃机与动力装置 2008-10-1516.废气涡轮增压器与高增压四冲程柴油机的匹配 EBode; 李明海 【期刊】国外内燃机车 1988-04-3017.涡轮边界条件对柴油机涡轮增压系统模拟计算影响的研究 赵小伟; 蒋德明; 林杰伦 西安交通大学动力机械工程系 【期刊】西安交通大学
15、学报 1987-05-0118.MAN B&W Diesel A/S Engineers Training Course Textbook(1995).19.MAIN ENGINE DAMAGE FROM AN INSURERS POINT OF VIEW by M.Hemqvist Loss Prevention Officer The Swedish Club，Sweden，Loss Prevention &Technical Department CIMAC Congress 1998 Copenhagen.20.Software Development of the Matching
16、System for Vehicle Diesel Engine and Its Turbocharger ;Deng Da Wei ;Key Laboratory of Power Machinery and Engineering 进度安排1-3周开题报告、英文翻译、文献综述4-8周构思完成舶柴油主机及其透平增压器配合特性的数学模型9-12周完成船舶柴油主机及其透平增压器配合特性计算机仿真程序设计，撰写毕业论文。13-15周论文初稿交指导教师审阅，然后修改定稿，装订成册16周论文终稿及设计图交评阅教师审阅17-18周毕业答辩指导教师意见 签名： 年 月 日系 主 任意见 系主任签名： 年
17、月 日目录摘要1Abstract21 绪论31.1 国内外柴油机工作过程模拟计算的现状与发展32 当前涡轮增压器的前景分析52.1 船舶涡轮增压器的发展历史及当前发展状况52.2 国内增压器行业的发展特点52.3我国涡轮增压器的未来发展方向63 船舶柴油主机及其增压柴油机的作用与使用方法93.1增压柴油机的作用及其使用方法93.2使用方法93.3维护方法104 船舶柴油机与涡轮增压器的匹配114.1 船舶增压器匹配中的主要因素114.1.1喘振现象的分析：114.1.2增压器中压气机对于匹配的的影响及其机理124.1.3 扫气压比与增压系统及运行参数的关系144.2 柴油机涡轮增压器的匹配16
18、4.2.1匹配的数学模型164.2.2直接匹配法225 涡轮增压器配合特性的仿真研究265.1该过程中的软件介绍265.2工作过程模拟的计算模型265.2.1增压器匹配模拟285.2.2气缸内工作过程的数学模型305.2.3放热规律曲线的确定方法325.2.4换气过程的基本方程335.2.5气缸内的热交换335.2.6气门的热交换345.2.7壁面温度345.2.8涡轮增压器355.3.柴油机主要计算参数386 结论39参考文献40致谢42附录：文献综述43摘要涡轮增压器作为一种高效、节能、科技含量高的环保型产品。由于其具有改善汽车发动机尾气排放污染、提高发动机的功率和重量比、提高发动机的扭矩
19、特性、降低燃油消耗和发动机噪音等优点，所以，增压发动机已经成为现代汽车造船和工程机械的标准配置。本文主要研究了船舶柴油机与涡轮增压器匹配时的主要问题，如喘振现象的分析等，及其配合特性。最后，通过对配合特性的分析建立匹配的数学模型，在数学模型上实现对于工作过程匹配的模拟。建立柴油机工作过程的数学模型。关键词: 船舶柴油机；透平增压器；柴油机增压匹配；计算机仿真研究AbstractThe turbocharger is the environmental protection product as an efficient, energy saving, high content of scien
20、tific and technological. Since it has improved automobile engine exhaust emission pollution and improve the engines power and weight ratio, improve the engines torque characteristic, reducing fuel consumption and engine noise etc, therefore, turbo engine has become the modern automobile shipbuilding
21、 and engineering machinery standard.This paper mainly studies the Marine diesel engine turbocharger match with the main problems, such as surge phenomena and coordination characteristics analysis, etc.Finally, based on the analysis of the coordination characteristics of the mathematical model, estab
22、lish matching in mathematics model of the working process of the realization for matching modeling. Establishing the mathematical model diesel working processKeywords ：Marine diesel engine; Turbine supercharger; Diesel engine turbo matching; Computer simulation主要符号说明通过压气机空气流量 压气机转速压气机进口总压 压气机进口温度涡轮增
23、压器总效率 涡轮膨胀比中冷器进口阻力 流量系数涡轮喷嘴环面积 压气机等熵效率涡轮的机械效率 增压后压比增压后空气量 扫气重叠角Vs混合气体容积流量 Gs质量流量发动机功率 发动机热效率燃气低热值 燃气的密度理论体积空燃比 过量空气系数空气的密度 Vis混合气体容积流量质量流量 i发动机增压器的个数 N发动机转速 燃气发动机总排量扫气系数 进入气缸混合气体密度增压后混合气体密度 混合气体压力M压气机前混合气体摩尔质量 T压气机前混合气体平均温度K混合气体的绝热指数压气机多变系数 涡轮前废气平均温度增压压力 涡轮前压力空气流率 燃气流率涡轮前温度 涡轮几何当量面积气缸内工质质量 u特定内能值气缸内
24、压力 V气缸容积燃烧能量 气缸壁面热损失曲轴转角 排气的焓值C碳的质量分数 H燃油中氢的质量分数O氧的质量分数 燃烧开始时的角度 燃烧持续角 韦伯常数气缸套温度 活塞到达下止点时气缸套的温度塞到达上止点时气缸套的温度X相对行程传热因子 下游温度压气机的消耗功率 压气机的排气焓值压气机进气焓值 压气机的等熵效率 增压比 压气机进排气的平均定压比热涡轮功率 涡轮流量质量增压器机械效率 涡轮进气温度1 绪论随着计算机技术的不断发展，计算机仿真已成为分析涡轮增压柴油机运行性能的有力工具。涡轮增压柴油机是一种典型的多系统、多层次的复杂动力装置，在柴油机实际运行中影响柴油机增压系统正常运行的因素很多，许多
25、因素又是相互牵连、相互影响的.对于涡轮增压器，涡轮增压是一项新技术，几十年的发展历史有力地表明，涡轮增压是提高柴油机功率和改善经济性的最有效措施，也是柴油机强化的必然途径，它已成为当前柴油机发展的重要方向冈。一台装有涡轮增压器的现代柴油机的效率比不装涡轮增压器的柴油机效率高4倍以上。涡轮增压是使柴油机动力装置降低成本、缩小体积、减轻重量最成功的方法。增加柴油机进气密度的方法较多，主要有机械增压、废气涡轮增压、复合增压、惯性增压等，柴油机目前应用最广泛的增加空气密度的方法是废气涡轮增压。其基本原理是利用柴油机排出的废气的能量，推动增压器涡轮叶轮旋转。涡轮叶轮带动压气机叶轮旋转，对进入气缸的空气进
26、行压缩，提高其压力，从而提高了空气密度，增加了空气量，这就可以燃烧更多的燃料，使平均有效压力提高，进而提高了柴油机功率，同时还可以改善热效率，提高经济性，减少排气中的有害成分，降低噪声。1.1 国内外柴油机工作过程模拟计算的现状与发展柴油机工作过程的数值模拟是一个复杂的系统过程，包括对气体交换过程、压缩过程、喷雾雾化过程、燃烧过程、膨胀过程和排放物生成过程的模拟。另外，柴油机是一个复杂的几何体，故难以完全确定各点的不稳定边界条件。这就需要建立各种各样的物理化学模型使方程简化。柴油机工作过程模拟的发展可以追溯到早期用计算机模拟柴油机的放热规律。到了60年代中期，计算机的发展为包括进排气过程在内的
27、整个柴油机工作过程模拟创造了条件。随后，柴油机缸内燃烧模型不断完善，进排气系统的数值求解方法也得到比较大的发展。尤其到了90年代初，一批商用柴油机工作过程模拟软件的开发，如奥地利AVL公司的BOOST，英国Gamma公司的GT Power，美国西南研究所的VIPRE, Ricardo的WAVE及CDAJ的GT-Power 等，标志着柴油机工作过程模拟己经达到了实用化的程度。国内，上海交通大学内燃机性能学科组在高增压柴油机性能提高方面进行了持续的研究，在CIMAC程序的基础上改编了“柴油机缸内及进排气系统中的工作过程模拟程序”，并提出使用于高增压四冲程柴油机的五种系统:(1)二次进气系统(SIP
28、系统);(2)扫气旁通系统;(3)顾氏系统;(4)自动进排气供油正时系统(AVIEIT系统);(5)混合式脉冲转换器涡轮增压系统(MIXPC系统)。天津大学动力机械及工程学院建立了直喷式增压中冷柴油机工作过程模型，利用MATLAB编制了直喷式增压柴油机零维仿真计算程序，对4102BZLQ柴油机工作过程进行了仿真计算。大连海事大学轮机工程学院在CIMAC程序的基础上改编了“二冲程柴油机工作过程计算程序”，并对大连船用柴油机厂的DALIAN-B& W 5 L60MCE柴油机进行了工作过程模拟计算;又建立了16V240ZJB型柴油机气缸、排气管和废气涡轮增压器物理及数学模型，并进行了变工况模拟计算和
29、计算机仿真。2 当前涡轮增压器的前景分析2.1 船舶涡轮增压器的发展历史及当前发展状况什么增压器？简单地说，它就相当于一个鼓风机，将更多新鲜空气压入发动机的燃烧室，改善燃烧效率，从而在不改变发动机工作容积的情况下提高动力输出。一台发动机上既然可以存在机油泵、汽油泵、水泵、转向助力泵等用来“搬运”各种液体的设备，为什么不可以再增加一个“空气泵”呢？不过这听起来好像很浅显，将其从理论变为现实的过程可就曲折多了。涡轮增压器是增压发动机上的一个关键部件，发展到今天已经是一个集电子、新材料及机械等多种学科应用为一体的高科技产品，但它并不是一个新概念，而是有着深远的历史渊源1905 年，瑞士工程师波希在德
30、国申请了涡轮增压器专利。1925 年，德国MAN 公司将涡轮增压器装在船上成功地进行了海上试验。1926年，世界上第一家增压器公司成立，同年德国DEUTZ公司生产出第一批涡轮增压柴油机，使柴油机的功率由423kW 提高到551kW，提高了30%。直到20世纪30和40年代，首先在欧洲，然后在美国，涡轮增压器才开始大规模地生产。20世纪70年代以来，石油危机使能源问题异常突出，各国对节省能源、提高效率的重视促进了涡轮增压技术的长足发展。随后，世界各国日益重视环境保护与可持续发展问题，使涡轮增压器在汽车发动机领域获得了新的发展。目前，国内增压器生产企业呈现几个趋势：一是在大陆，独资、合资企业生产增
31、压器的外资企业正在增点增产。二是生产增压器的民族工业正在体制改革，发展规划的顺序正在重新排队，2003年的产量顺序大体为Honeywell、Holist、天雁、富源、康跃。三是一大批生产增压器的民族工业集中在江苏、辽宁、山东、浙江等地，可以用“雨后春笋”及“前赴后继”八个字来描写。有几家投资达几千万甚至上亿元，不惜成本购置先进设备，高薪聘请人才，来势之猛不可低估。四是有发展前途的增压器厂机械加工手段经历了普通车床、数控机床、加工中心、柔性生产线的过程；两轮、三壳的毛坯加工工艺也有了很大的改进，不少零件已为外资增压器厂采购。增压器性能已接近国际水平。五是专业化生产势头越来越明显，大而全的生产模式
32、已不适应，这有得于提高产品质量，有利于市场竞争。六是开发自主产品，提高匹配技术，注意产品可靠性已越来越被民族工业的决策集团所重视。2.2 国内增压器行业的发展特点 涡轮增压器的特点在于：通过加强易燃性，提高空气和燃料的混合比，从而大幅度提高发动机的输出功率，改善经济性，节约能源；适应不同海拔，补偿高原功率损失，减轻发动机排气污染，减少废气中的有害气体成分，降低发动机噪声。增压与非增压发动机相比，在发动机基本结构不变的情况下，可以大幅提高功率，降低油耗5%10%，排放值减少10% 以上。涡轮增压器普遍应用在轿车、赛车、卡车、公共汽车、农业机械、船舶、矿业机械、工程机械、军用动力、航空和电站中。
33、(1)迅速响应新技术、新材料、新工艺、新发明，新产品开发周期越来越短； (2)增压器与发动机一起整体优化、电控化，即所谓发动机涡轮增压系统，更加强调系统强调系统综合效率或总效率； (3)产品结构更加复杂，向小型化方向发展、且各公司产品结构趋同化； (4)增压器制造更加专业化，加工数控化、生产自动化、设备柔性化； (5)增压器制造业经济生产规模日益扩大，生产经营国际化、全球一体化； (6)世界增压器制造业分布呈“三极”状，即美国、日本与中国，德国与英国（欧洲）各成一极。2.3我国涡轮增压器的未来发展方向发展内燃机涡轮增压器要深入研究、解决的有两大问题：一是要有高效率、高压比、流量范围宽广、可靠性
34、好、寿命长的涡轮增压器；二是要有能充分利用发动机排气能量，避免进排气干扰和与涡轮增压器有良好配合的增压器系统。为此，随着增压器技术的不断提高，涡轮增压器设计的目趋成熟，新型车用涡轮增压器将会朝着提高增压比，增加增压器效率，减少零件数，拓宽流量范围，朝着小型化的方面发展。 （1）加快混流涡轮的研究。 随着涡轮增压器向高速、大容量变化，径流涡轮的比转速已达到极限，混流涡轮却能在径流涡轮同样轮径的情况下，流通能力可增加40%左右。由于混流涡轮叶轮进口倾斜，使气流在叶轮通道内的拐弯损失也大大减少，使混流涡轮在高比转速下仍能保持较高的效率，混流涡轮的效率比径流涡轮平均要高5%到8%左右。现在世界各国增压
35、器公司在最新车用增压器产品上，已采用大容量混流涡轮和宽流量范围的前倾后弯压气机来获得高效率的增压器性能。 （2）加强可变截面、可调截面喷嘴的径流涡轮研究开发。 目前，在中型载车重车用柴油机上使用旁通放气的较多，而在轻型、高速发动机上越来越多采用可调截面喷嘴增压器，既能满足发动机低速大扭矩和加速性的要求，又能在发动机高转速时，将增压压力控制在所需范围内。可调喷嘴截面增压器进一步与电子控制技术相结合，可实现全工况范围内发动机与增压器的最佳匹配，满足发动机性能的全面优化。 （3）加快涡轮增压器轴承的研究。 从统计数字来看，涡轮增压器出毛病的几乎多数是轴承故障，可以这样说，轴承的寿命就是涡轮增压器的寿
36、命。当前车用发动机的涡轮增压器的使用期限一般可达1015万km，即约3000-5000小时，当然也有超过50万km的。对增压器结构的改进提高，主要从减少效率损失和结构可靠性方面开展工作，采用微型高速滚动轴承以减少机械效率损失是最好的方法之一。根据国外研究介绍，如以浮动轴承效率为100%计算，滚动轴承则为110%。为改善涡轮增压器轴承的工作条件，提高增压器的可靠性，据有关资料介绍，最新浮动轴承材料采用无磨擦力碳，其磨擦系数0.001，是现今磨擦系数最小的二硫化钼的1/20左右。近几年小型增压器的中间体轴承部位采用水冷结构的设计也逐渐增多，轿车用的小增压器几乎全部采用水冷结构。此外在中间体内轴承壳
37、体采用铝合金制成，表面内孔采用发动机润滑油路的机油进行喷射冷却，切向供给润滑油可使浮动衬套的转速降低约20%，即机械损失减小20%左右。这种结构特点使发动机的紧急停车无水冷却时轴承壳体的温升也比较小，减少了结焦的隐患。 （4）减少机械损失，提高增压器的总效率。 有关增压器公司在轴径尺寸、密封方式及配合间隙等方面开展了大量的研究工作，得出轴径尺寸和密封方式对增压压力的影响，并提出应合理掌握涡轮叶轮及压气机叶轮与轮盖的间隙，这对提高涡轮和压气机性能也是不可忽视的因素。 （5）加强陶瓷涡轮的研究开发。 随着小型涡增压器在车用发动机上的广泛应用，车用发动机特别是汽油机排温高，要求加速性能好，而陶瓷材料
38、其重量轻、耐热性好，且比重轻，用它来制造的涡轮能耐高温转动惯量小，易于加速，可借以提高发动机的加速性。但陶瓷涡轮存在脆性缺点，加工困难，在设计与制造上要把三元流动优化设计与加工方法很好结合起来。目前根据汽车用增压器的使用环境和条件，从使用的各种陶瓷材料中选择的结果，特别是使用1000以下的温度范围，从强度、耐热冲击性分析其氮化硅陶瓷的性能最好。 （6）加快可变几何尺寸的涡论增压器的研究开发。 可通过改变涡轮喷嘴角度，以改变有效截面和效率曲线，达到调节排气量，适应发动机工况的目的。也可以采取放气阀和压气机进口节流装置来调节与发动机工况的配合。2.4我国增压器行业的对策面对在资本、管理、人才、品牌
39、、技术、质量、信息、策略、营销等方面都占优势的跨国公司，我国增压器生产企业应该如何迎接挑战，投入战斗。 (1)进一步深化企业改革，切实转变经营机制，大力推进企业管理创新，加速推进现代企业制度建设，加快建立现代企业制度。 (2)进行产品结构优化调整，形成合理的经济生产规模，降低研发和生产成本，发挥国产增压器的价格优势。为了降低研发和生产成本，应着重了解国内各柴油机生产厂的产品结构、产量和发展动态以便合理的制定本厂的产品结构，达到规模生产，降低生产成本的目的。 (3)加快企业技术进步，加快新产品开发速度。要加强信息、情报工作，缩小与国外先进技术的差距，目前应着手可变涡轮嘴截面增压器、增压器及电辅助
40、增压器的研究，以满足汽车动力和进一步排放法规的要求。 (4)要提高产品质量，及时改造和升级换代、淘汰落后产品和工艺，创造出我国自己增压器的品牌。 (5)建立现代营销体系，增强开拓市场的能力。要树立一切为用户的思想，加强与主机配套厂的联系，及时介绍本厂新品开发状况，经常了解用户的要求，要做好主机配套厂的生产服务，及时掌握产品的质量状况，与主机配套厂建立良好的合作关系。3 船舶柴油主机及其增压柴油机的作用与使用方法3.1增压柴油机的作用及其使用方法现代柴油机上越来越多地使用了涡轮增压器，涡轮增压器能提高发柴油机功率和改善经济性能。 柴油机使用了涡轮增压器后发动机具有升功率高，油耗率低，排污较少,指
41、示功率和有效功率都提高了，也就是提高了机械效率，自然可以明显改善高负荷区运行的经济性。涡轮增压器不仅使功率范围增大，而且高负荷的经济运行范围也扩大了。在低负荷区，涡轮增压器对经济性没有明显改善。涡轮增压器这一特点，对于经常满负荷高速运转的重型柴油机汽车十分有利。涡轮增压器由于滞燃期短，压力升高率低，可以使燃烧噪音降低。对于中、轻型载货柴油机汽车及经常处于中等负荷或部分负荷运转的柴油机汽车也是有利的 涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。他们的作用分别如下： （1）、 废气涡轮增压器是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，废气涡轮的全部功
42、率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中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，便称为废气涡轮增压器。其结构简单，工作可靠，一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率 30% 50% ，降低比油耗 5% 左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及排放品质，因而得到广泛应用。（2）、 复合式废气涡轮增压器。 废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡轮增压器。在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。这样，废气涡
43、轮增压器达到增压的目的，而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。复合式废气涡轮增压器可充分利用废气能量，使动力性能、经济性能大为改善，但结构复杂，成本高且技术难度大。（3）、 组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。该系统使柴油机加速性能变好，并对改善柴油机的低速转矩有利。3.2使用方法（1）严格按照规程操作，特别在冬季寒冷的早晨启动柴油机时不要猛轰油门，这对增压器是致命的损坏；长时间行驶后应避免在高速运转时熄火，应让柴油机怠速运转3-5min、等增压器降速后再熄火。(2)启动增压柴油机时一般要间隔启动动机23次，每次25s，以使增压器浮动轴内充满润滑油。启动后应怠速运转35min，使润滑油压力、温度正常以后再加负荷。严禁采用加速熄火滑行的操作习惯，因为机油泵停止工作而中断润滑油的循环后积蓄在涡轮增压器内的热量得不到散发，容易导致零件过热而损坏。(3)避免柴油机长时间怠速运转。因为怠速时涡轮端的废气压力和压力机端的空气压力较低，低于其间体内的润滑油压力，加上怠速运转时涡轮增压器转速较低，其内所有运动摩擦副都难以形成油膜，易造成涡轮端和压力机端漏油。3
