公交车用涡轮增压柴油机补气系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着当今社会公交车的普及以及公交车用柴油机的各种技术的飞速发展，涡轮增压式柴油机已经大量普及到现在的公交车中。

但是涡轮增压发动机在低速起步和加速性能不是很理想，而公交车的典型行驶工况就是频繁起步和加速，这样柴油机公交车面临的主要问题是功率不足和碳烟排放值教高，采用起步加速时进气补气措施是解决方法之一。

如何通过对进气系统进行改进，实现涡轮增压柴油机在起步加速工况下的补气增压，降低这一特殊工况下的碳烟排放是研究的主要方向。

2. 国内外研究现状分析

涡轮增压柴油机的缺陷在于涡轮迟滞。因为涡轮增压器的涡轮需要靠排气能量驱动，所以当柴油机转速较低时，排气能量往往比较小，此时有可能无法驱动增压器，而目增压涡轮越大，涡轮就越难以被驱动，造成的结果就是，当涡轮增压器不工作(低转速，1 500~2 500 r/min以下)时，涡轮增压柴油机的动力甚至会小于一台同排量的自然吸气柴油机。此外，由于涡轮增压器叶轮的惯性作用，叶轮对油门的骤时变化反应滞后，通常会出现加速后动力提升跟不上，而目在增压器介入工作时动力输出有突兀感，其次是涡轮增压器的工作温度较高(400~650 c )，对润滑条件和使用要求也较高，同时较高的工作温度会提高进气温度，降低充气密度。

涡轮增压器在改善柴油机动力性、经济性、排放性、燃烧和排气噪声方面具有很大的优势。柴油机经增压后进气量增加，供油量也随之增大，柴油机的功率得到提高，一般达30%~100%；此外过量空气系数提高，有利于改善燃烧过程，从而提高柴油机工作循环热效率，机械效率也相应提高，因此降低了柴油机的燃油效率，一般可以达到3%~12%；由于进气量加大，混合气变稀，使有害排放h c, co和烟度都有所下降;但由于进气温度上升，no化合物有害排放有所增加。而采用增压中冷技术，即采取措施使增压后的热空气经冷却降温后进入气缸，可大幅降低no、排放量。由于进气压力与进气温度的提高，使燃料的滞燃期缩短，燃烧压力升高率下降，其结果使燃烧噪声下降。由于排气可在涡轮机中进一步膨胀，所以排气噪声也有所下降。

目前主要的补气方案有：1、即涡前高压射流补气 2、压气机端高压喷射补气 3、进气道补气。涡前高压射流补气是通过压缩空气喷射来推动涡轮叶片从而加快涡轮增压器的响应速度，同时可利用喷入的过量的空气和排气管的排气温度使废气中的未燃气体和碳烟得到进一步氧化燃烧，从而达到降低排放的目的。与涡前高压射流补气不同的是，压气机端补气是利用压缩空气喷射压气机叶轮，加速涡轮增压器转子，提高增压器的响应速度。进气道补气主要是将空压机产生的压缩空气喷入进气道以提高发动机进气充量，从而降低碳烟排放、改善柴油机的瞬态性能。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

1、分析公交车运行特点及运行工况进行，提出在重载前提下起步加速工况对发动机性能的要求及现行公交车的不足，分析碳烟排放的形成及其影响因素。

2、结合当前国内对公交柴油车辆特殊工况下的进气补气方法研究的现状，分析其特点和不足。提出针对配备涡轮增压柴油机的公交车辆的起步加速工况下的进气补气方案。

4. 研究创新点

结合现实中公交车起步加速存在的问题，以理论结合台架实验验证设计成果