涡轮增压器和发动机匹配介绍
天雁-涡轮增压匹配与控制
为达到上述要求，出现了多种增压方式，除了普通废气涡轮增压外还有： 1） 旁通放气； 2） 可变几何涡轮增压器； 3） 超高增压：本质上，是一种发动机与燃气轮机并联工作的系统； 4） 顺序增压； 5） 两级增压； 6） 复合增压（涡轮增压+机械增压）； 7） 脉冲转换器及 MPC； 8） 气波增压； 9） 可变压缩机的发动机； 10）米勒系统：（低温增压方式——下止点前终止进气（进气门提前关闭；排气门提前关闭 角自动调节，使发动机的实际压缩比随负荷变动），使空气在气缸中膨胀以获得进一步冷却， 即：米勒增压系统的特点是增压空气的外部中冷与缸内冷却相结合，实现了可变压缩比与 不变的膨胀比，从而获得了良好的效果。
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脉冲增压所利用 的排气能量
内燃机涡轮增压匹配与控制
图 1-6 脉冲涡轮增压内燃机热力循环图 为不使气流损失，支管的截面大致等于一个气缸盖排气道出口的截面积。对于四冲程内燃机， 排气门一般在下止点前 40°～70°CA 打开，而在上止点后 40°～60°CA 关闭。排气门的开启延 续角为 260°～310°CA。从理论上分析，排气间隔应是第一个气缸的排气门关闭以后第二个气缸 的排气门才开。四冲程内燃机的排气间隔只要 240°CA，二冲程内燃机的排气间隔角只要 120° CA 就足够了。根据上面推算，四冲程内燃机一侧的气缸数是 3 的倍数，如 6L，9L，12V，18V 等 内燃机则可用三个气缸公用一根脉冲排气支管与脉冲涡轮相连，对 8L，16V 等内燃机采用对称的 两个缸共用一根脉冲排气支管。四缸公用一根脉冲排气支管不存在排气空程。在两级增压时这种 排气方式常用于第一级增压的脉冲排气支管上。图 1-9 脉冲涡轮增压时废气在流动中的特征参数。 （3）涡轮增压中冷内燃机热力循环 涡轮增压中冷内燃机循环是在涡轮增压内燃机循环的基础上将压气机出口进入内燃机进气管 的空气预先进行冷却，即空气从状态 1’→3 变为 1→2，冷却带走的热量为 Q，以增加进入气缸 内的空气充量，降低循环温度，特别是降低燃气的最高温度，有利于抑制、减少 NOX 的有害排放。 图 1-7 为涡轮增压中冷内燃机热力循环
发动机的流量特性与涡轮匹配
发动机的流量特性与涡轮匹配一、背景在现代动力系统中，涡轮增压发动机因其高效率和低排放的特性而得到了广泛的应用涡轮增压器中的涡轮与发动机的进气流量特性密切相关，直接影响着发动机的性能本文将详细解析发动机的流量特性以及涡轮的匹配问题二、发动机流量特性流量特性的定义发动机流量特性是指在一定的工作条件下，进气道中空气流动的规律和特性流量特性包括流量系数、流量阻力和流动损失等参数流量系数流量系数是指实际流量与理论流量之比，反映了进气道流动效率流量系数越高，进气效率越高，发动机的性能越好流量阻力流量阻力是指进气道中空气流动时所受到的阻力流量阻力越小，进气道中的空气流动越顺畅，发动机的性能越好流动损失流动损失是指进气道中空气流动时由于摩擦和湍流等原因而产生的能量损失流动损失越小，发动机的效率越高三、涡轮匹配涡轮匹配的重要性涡轮匹配是指涡轮增压器中涡轮的转速与发动机工作转速之间的匹配关系合适的涡轮匹配可以提高发动机的进气效率和性能，降低排放涡轮转速匹配涡轮转速匹配是指涡轮的转速与发动机进气歧管中的空气流速相匹配当涡轮转速与空气流速匹配时，可以获得最佳的增压效果涡轮负荷匹配涡轮负荷匹配是指涡轮的负荷与发动机负荷之间的匹配关系合适的涡轮负荷匹配可以保证涡轮增压器在工作时处于最佳状态，提高发动机的性能四、结论发动机的流量特性和涡轮匹配对其性能有着重要影响了解并优化发动机的流量特性，以及合理匹配涡轮，可以提高发动机的进气效率和性能，降低排放五、流量特性的测试与分析测试方法为了准确地了解发动机的流量特性，通常需要进行流量测试流量测试可以通过稳态测试和瞬态测试两种方法进行稳态测试是在稳定的工况下进行的，可以得到较为精确的流量系数、流量阻力和流动损失等参数瞬态测试则是在变化的工况下进行的，可以得到发动机在不同工作状态下的流量特性测试设备进行流量测试需要使用专业的测试设备，如流量计、压力计和温度计等这些设备可以测量进气道中的空气流量、压力和温度，从而计算出流量系数、流量阻力和流动损失等参数数据分析流量测试得到的数据需要进行详细的分析通常可以使用计算流体动力学（CFD）等软件对进气道流动进行模拟，从而更准确地了解流量特性通过数据分析，可以发现进气道中的流动损失和流量阻力等问题，为优化设计提供依据六、涡轮匹配的设计与优化设计方法涡轮匹配的设计与优化是通过对涡轮增压器的结构和工作原理进行深入研究，以及通过计算机辅助设计（CAD）和计算流体动力学（CFD）等软件进行模拟分析来实现的设计师需要综合考虑涡轮的转速、负荷以及与发动机的匹配关系等因素，以达到最佳的涡轮匹配效果涡轮匹配的优化策略主要包括调整涡轮的直径、叶轮叶片的设计以及提高涡轮的制造精度等通过这些优化措施，可以提高涡轮的转速和负荷匹配，从而提高发动机的进气效率和性能设计实例以某款发动机的涡轮匹配设计为例，设计师通过使用CAD软件绘制了涡轮增压器的结构，并使用CFD软件模拟了进气道中的空气流动通过多次调整涡轮的直径和叶轮叶片的设计，最终实现了与发动机的最佳匹配，提高了发动机的性能七、流量特性与涡轮匹配的应用案例案例一：某款汽油发动机的流量特性与涡轮匹配该款汽油发动机采用了小口径高效率的涡轮增压器，通过精确的流量测试和数据分析，优化了进气道的设计，提高了流量系数，降低了流量阻力同时，设计师通过对涡轮的转速和负荷进行精确匹配，使得发动机在不同工况下都能保持高效的进气效率案例二：某款柴油发动机的流量特性与涡轮匹配该款柴油发动机采用了大口径高扭矩的涡轮增压器，通过流量测试和数据分析，发现了进气道中的流动损失问题，并优化了进气道的形状和尺寸同时，设计师通过对涡轮的直径和叶轮叶片进行优化，提高了涡轮的负荷匹配，使得发动机的性能得到了显著提升发动机的流量特性和涡轮匹配是影响发动机性能的重要因素通过精确的流量测试和数据分析，可以发现进气道中的流动损失和流量阻力等问题，为优化设计提供依据同时，合理匹配涡轮的转速和负荷，可以提高发动机的进气效率和性能通过实际应用案例可以看出，流量特性与涡轮匹配在提高发动机性能方面具有显著效果九、流量特性与涡轮匹配的未来发展趋势电动增压技术的应用随着电动汽车和混合动力汽车的发展，电动增压技术逐渐受到关注电动增压器可以通过电能驱动，提供额外的进气压力，从而提高发动机的性能这种技术不仅可以提供更高的增压效果，还可以实现更快的响应速度和更低的能耗高性能材料的应用随着材料科学的发展，高性能材料在涡轮增压器中的应用越来越广泛例如，采用陶瓷材料制造的涡轮，可以承受更高的温度和压力，从而提高发动机的性能此外，采用复合材料制造的叶轮叶片，可以减轻重量，提高涡轮的效率智能控制技术的应用智能控制技术在涡轮匹配中的应用也越来越广泛通过传感器和控制算法，可以实时监测发动机的工作状态，并调整涡轮的转速和负荷，以实现最佳的涡轮匹配效果这种技术可以提高发动机的性能，减少排放，并延长发动机的使用寿命十、结论发动机的流量特性和涡轮匹配对其性能有着重要影响通过精确的流量测试和数据分析，可以发现进气道中的流动损失和流量阻力等问题，为优化设计提供依据同时，合理匹配涡轮的转速和负荷，可以提高发动机的进气效率和性能在未来，随着电动增压技术、高性能材料和智能控制技术的发展，流量特性与涡轮匹配将会更加高效和智能这将有助于进一步提高发动机的性能，减少排放，并延长发动机的使用寿命综合以上分析，可以得出结论：流量特性与涡轮匹配是发动机设计和优化中不可或缺的一环，对于提高发动机性能和降低排放具有重要意义通过对流量特性的深入研究和涡轮匹配的优化，可以实现更高效的进气效率，提升发动机的整体性能。
发动机与涡轮增压器的匹配
时，压气机的工作区域绝
大部分其绝热效率高于65%。
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发动机与涡轮增压器匹配
---试验法(2)
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有时为达到特殊的
目的，也会对上述
原则进行调整。
左图所示为照顾低
速性能的匹配方法。
需要确定
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发动机与涡轮增压器匹配
---试验法(3)
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一般很少将发动机耗气特
---(2)
随着发动机转速的增加，空气流速随着增加，而涡轮
增压器的涡轮有效流通面积几乎保持不变，所以涡轮
的进气压力将上升，涡轮功增加，增压器转速增加，
压气机的出口压力也随着增加了。这样一来，发动机
的等负荷线将不处于压气机特性曲线图中的水平位置，
而是随着发动机转速的提高而向上倾斜。
类似的道理等转速线向右倾斜。
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增压中冷
---(4)
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对于车用发动机来说，
一般采用空-空中冷器，
这种系统结构简单可靠，
冷却介质温度较低，流
量大，冷却效果很好。
左图为空空中冷器的结
构。
在有些系统中不便于利
用空-空中冷的，也有
利用水作为冷却介质的。
如船用发动机。
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增压中冷
---(5)
曲线毫无影响；反之亦然。压气机或者涡轮特性曲线
形状的改变，彼此都会影响它们与发动机共同工作时
的匹配区域。
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增压中冷
---(1)
低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配
废气涡轮增压技术是提高船用柴油机功率、降低燃油消耗率和减少排放的一项重要措施。
船用柴油机废气涡轮增压器是在某一确定的静态条件下设计的，当投入营运时随着环境条件的变化，必然会引起涡轮增压器性能的改变，出现诸如增压器工作不稳定、压气机出现喘振、废气涡轮出现阻塞、柴油机排气温度过高等现象，导致柴油机达不到预期的增压效果。
因此，柴油机与增压器的匹配是否良好，对柴油机的运行起着十分重要的作用。
一、WinGD低速柴油机与涡轮增压器的性能匹配所谓柴油机与增压器的匹配，严格来说应该是柴油机与增压系统的匹配,即柴油机和增压器的空气压力、流量等参数的合理匹配，使柴油机的性能（油耗率、排气温度、排放物等）达到最优。
WinGD公司要求所有不同额定功率转速点的柴油机都要进行增压器匹配试验，同时该匹配试验需在额定转速功率点进行。
5RT-flex50-D柴油机是WinGD公司推出的新型二冲程、单作用、可逆转、废气涡轮增压器、低速超长冲程船用低速柴油机，该柴油机与涡轮增压器性能匹配主要目的是使柴油机在不同工况下运行均能达到所需的扫气压力、增压器效率、工作在喘振裕度范围内，以确保船舶的安全运行。
1、增压器性能参数的换算（1）参考条件WinGD船用柴油机设计工况及参数计算是根据ISO3046标准确定的，进行增压器性能匹配所测的数据均须转换为ISO工况条件后再进行参数对比调节。
ISO标准工况参数如下:空气进口温度: T1≈25℃淡水冷却剂: t1≈35℃淡水冷却的扫气温度: T2=29℃海水冷却剂:t2≈35℃海水冷却的扫气温度: T3=25℃CMCR工况排气背压:P1=300mmWG≈300Pa（2）ISO工况下扫气压力p值根据5RT-flex50-D型柴油机调试指南要求，调整好爆压和NOX排放，然后再调节扫气压力。
额定扫气压力取决于柴油机额定功率点平均有效压力，各额定功率转速点ISO工况要求的额定扫气压力值参照WinGDR-Tuning软件中数值，R-Tuning软件标定了WinGD5RT-flex5O-D柴油机在ISO工况下所有功率转速点所要求的各项性能参数值。
涡轮增压器与发动机的匹配与调整
涡轮增压器与发动机的匹配与调整1、涡轮增压器与发动机的匹配概述总的来说，发动机与增压器的匹配有三个⽅⾯，即发动机与压⽓机匹配、发动机与涡轮的匹配和压⽓机与涡轮的匹配。
细分的话，应该包括：增压器的压⽓机、增压器的废⽓涡轮、发动机的排⽓管系统、发动机的进⽓系统、中冷器、空⽓滤清器、消⾳器、进排⽓配⽓相位、运转⼯况参数、环境参数等。
2、发动机对压⽓机的要求a、发动机对压⽓机的要求：1）、压⽓机不但要求达到预定的压⽐，⽽且要具有⾼的效率。
即压⽓机效率越⾼，在同⼀增压压⼒时，空⽓温度越低，从⽽得到的增压空⽓的密度就越⾼，增压效果就越好。
2）、不同⽤途的发动机对压⽓机特性的要求也不同。
对于发电⽤的固定式发动机及按螺旋桨特性⼯作的船⽤发动机⼀般的压⽓机特性均能满⾜要求，⽽车⽤发动机由于转速范围宽⼴，故就要求相应的压⽓机特性具有宽⼴的流量范围，⽽且要有较宽的⾼效区。
怎样评价发动机与压⽓机的匹配：1）、需要经试验得出的压⽓机特性曲线，同时要有发动机各转速下耗⽓特性曲线，将发动机的耗⽓特性曲线与压⽓机的特性曲线相叠合就可以看出匹配情况。
2）、发动机的特性曲线应穿过压⽓机的⾼效区，⽽且最好使发动机的运⾏线与压⽓机的⾼效率的等效率圈相平⾏。
对于车⽤发动机，则要求最⼤扭矩点正好位于压⽓机最⾼效率区附近。
如果发动机运⾏线整个位于压⽓机特性右侧，则表明所选的压⽓机流量偏⼩，使联合⼯作时压⽓机处于低效区⼯作，在这种情况下就要重选较⼤型号的增压器，或加⼤压⽓机通流部分尺⼨，使压⽓机特性向右移动。
如果向反，发动机运⾏线整个偏于压⽓机特性左侧，则⼀⽅⾯发动机低转速时压⽓机效率降低，同时有可能出现喘振。
在这种情况下就要重选择较⼩型号的增压器或减⼩压⽓机通流部分尺⼨，使压⽓机特性向左移动。
3）、发动机的⽓耗特性线离开压⽓机喘振线有⼀定的距离。
否则如发动机耗⽓特性曲线离喘振线太近或甚⾄与之相交的话，在联合⼯作时就可能出现喘振。
⼀般，要求发动机低转速的耗⽓特性曲线离开压⽓机喘振线的距离也即所谓的喘振裕度约为10%Gcmin（喘振流量）。
第五章 柴油机与涡轮增压器的匹配
第五章柴油机与涡轮增压器的匹配山东大学学院能源与动力工程学院能源与动力工程第五章柴油机与涡轮增压器的匹配本章的主要教学内容：1.增压特性匹配及联合运行线的调节2.增压柴油机的热负荷及解决途径3.增压柴油机的机械负荷及解决途径4.改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径第五章柴油机与涡轮增压器的匹配教学目的与要求:要求比较系统地掌握：增压特性匹配及联合运行线的调节；增压柴油机的热负荷及解决途径；增压柴油机的机械负荷及解决途径；改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径。
5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节在压气机特性曲线上，将该工况下以增压比和空气流量表征的增压器和柴油机联合运 5.1.1 联合运行线行点确定下来，柴油机按某一特性运行时的所有工况点都可在压气机特性曲线上确定下来，形成增压器和柴油机联合工作后的联合运行线。
5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节5.1.2 涡轮增压器与柴油机配合运行的基本要求5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节5.1.3 联合运行线的调节5.1.3.1 涡轮喷嘴环出口通流面积的调整改变涡轮喷嘴环出口通流面积的方法是用改变运行线的方法适应压气机特性5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节最佳喷嘴环出口流通面积寻找方法5.1 增压特性匹配及联合运行线的调节5.1.3.2 改变压气机扩压器的进口角改变压气机特性线的方法的方法适应运行线5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.1 增压柴油机的热负荷问题5.2.2 热负荷的一种表达式5.2增压柴油机的热负荷及解决途径5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.3 影响热负荷大小的主要因素分析5.2.4 降低热负荷的主要措施5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.4.1 适当增大进、排气门叠开角5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.4.2 增大叠开期内的进、排气管压力差5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.4.3 增大进、排气门的时间-截面5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.4.4 增压中冷5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.4.5 强化冷却系统5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.2.4.6 改善供油系统及燃烧系统5.2 增压柴油机的热负荷及解决途径5.3 增压柴油机的机械负荷及解决途径5.3.1 增压柴油机的机械负荷问题5.3 增压柴油机的机械负荷及解决途径5.3.2 降低机械负荷的途径5.3.2.1 适当降低柴油机的压缩比5.3 增压柴油机的机械负荷及解决途径5.3.2.2 适当减小供油提前角5.3 增压柴油机的机械负荷及解决途径5.3.2.3 调整涡轮增压器5.3 增压柴油机的机械负荷及解决途径5.3.2.4 优化供油系统5.3 增压柴油机的机械负荷及解决途径5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4.1增压柴油机低工况性能分析5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4.1增压柴油机低工况性能分析5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4.2 改善增压柴油机低工况性能的措施5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径5.4.2.2 采用高工况放气对车用发动机来说，为解决低工况的性能问题，较多采用如图所示的高工况放气系统。
涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测
涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测涡轮增压汽油机是一种采用涡轮增压器提高气缸进气压力的汽油机。
它具有高功率、高扭矩、低油耗、低废气排放等优点，因此广泛应用于高性能汽车、赛车以及航空航天领域。
涡轮增压汽油机的匹配计算是设计高性能发动机的关键之一，本文将探讨涡轮增压汽油机的匹配计算及性能预测。
涡轮增压汽油机的匹配计算可分为三个步骤：参数选择、涡轮增压器匹配和喷油器匹配。
第一步骤是参数选择，需要确定涡轮增压汽油机的基本参数，包括气缸数、缸径、行程、压缩比、气门数量和排量等。
这些参数将直接影响发动机性能及涡轮增压器选择。
第二步骤是涡轮增压器匹配，需要根据发动机参数选择合适的涡轮增压器。
涡轮增压器的主要参数包括压缩比、进出口直径、转子直径和转速等。
选取合适的涡轮增压器可使发动机性能得到最大化，同时也需要考虑选用涡轮增压器的成本、重量和可靠性等因素。
第三步骤是喷油器匹配，需要根据发动机的最大输出功率和最大输出扭矩来计算出所需的燃油量和喷油器喷油量。
喷油器的选择需要考虑油品质量、喷雾效果、喷油形状和喷油压力等参数，以确保发动机能够稳定运行。
涡轮增压汽油机的性能预测主要涉及功率、扭矩、燃油消耗量、废气排放量等方面的预测。
常用方法包括流动模拟计算和试验验证两种。
流动模拟计算主要采用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件，计算出涡轮增压器、进气道和排气道等部位流场分布、压力分布和温度分布等参数，进而预测出发动机的性能参数。
试验验证则是采用实验方法测量涡轮增压汽油机的关键性能参数，包括功率、扭矩、燃油消耗量、废气排放量等。
试验流程繁琐，成本较高，但是结果更加精确可靠。
总之，涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测是设计高性能发动机必不可少的环节。
通过合理选取涡轮增压器、喷油器等部件并结合合适的流动模拟计算和试验验证方法可提高发动机性能，同时也能降低成本和优化设计。
另外，涡轮增压汽油机在匹配计算和性能预测过程中，还需要考虑一些限制因素，如冷却、机油供应、噪声和振动等。
涡轮增压器与发动机匹配介绍
涡轮增压器组成和作用
涡轮
有轴承和轴承室，固定在排气管上，可以使 用排气能量
废气管道
连接发动机和涡轮，将废气引导到涡轮中以 增加动力
压气机
与涡轮相同轴线，可以将进气气体压缩并导 入发动机
控制系统
通过汽车的电子控制单元（ECU）来调节涡 轮增压器的工作
发动机匹配涡轮增压器的原理
1
引擎类型
根据发动机类型和尺寸来选择涡轮增压器，以获得最佳性能
提高动力和扭矩
涡轮增压器可以在高负载情况下提供更好的 操控性能
普及化
涡轮增压技术已成为现代发动机设计的标准， 以及未来汽车工业发展的重要方向之一
合适的涡轮增压器需要具有 足够的效率，以确保发动机 在任何环境下都能正常工作
常见的涡轮增压器和发动机匹配方案
对于轻型和中型发动机
单一涡轮增压器，转速较低， 功率和扭矩较弱
对于高性能发动机
双涡轮增压器，具有更高升压 量和更强的动力
电动涡轮增压器技术
最新的技术，提供更高的响应 速度和升压能力，而且更加环 保
涡轮增压器与发动机匹配 介绍
涡轮增压是一种提高发动机功率的常用技术。在这个介绍中，我们将探讨涡 轮增压器和发动机的基本工作原理，并介绍它们之间的匹配。
涡轮增压器工作原理
1
动力源
从发动机排气管流出的废气转入涡轮增压器
2
涡轮
废气通过涡轮进口旋转涡轮，转动的轴带动压气机旋转，使进气增压并流入发动机
2
使用场景
根据车辆用途，如城市街道和高速公路，来选择合适的涡轮增压器
3
法规要求
需要满足当地的法规要求，例如排放标准和噪音限制
涡轮增压器与发动机的匹配需考虑的因 素
涡轮增压器与发动机匹配介绍
通过更有效的燃烧过程，涡轮增压器能减少排放 物质的产生。
燃油经济性
有效的发动机压缩可提高燃油的利用效率，从而 提高燃油经济性。
可调控性
现代涡轮增压器可通过可变几何涡轮等技术，根 据需要调节动力输出。
涡轮增压器与发动机匹配的挑战
1
涡轮滞后
涡轮滞后会导致加速迟缓和动力传递的滞后。
2
工作温度
涡轮增压器在高温环境下工作，需要考虑材料和热管理。
影响涡轮增压器与发动机匹配的因素
1 引擎功率需求
涡轮增压器需根据发动机 的功率需求来选择合适的 型号。
2 排气系统
良好设计的排气系统能提 供更流畅的气流，改善涡 轮增压器效能。
3 冷却系统
高温环境下，冷却系统对 涡轮增压器的工作稳定性 至关重要。
涡轮增压器与发动机匹配的优势
提高动力输出
通过增加进气空气密度，涡轮增压器可以显著提 高发动机的动力输出。
涡轮增压器与发动机匹配 介绍
涡轮增压器是一种通过利用发动机排气气流来提高发动机性能的装置。 本节将介绍涡轮增压器的定义、作用以及与不同类型发动机的匹配。
涡轮增压器的工作原理
1
排气能量转换
发动机排气气流经过涡轮增压器，将动能转化成涡轮的旋转动力。
2
压缩空气供给
涡轮带动压气机旋转，将大量空气压缩，并送入发动机燃烧室。
3
增强动力输出
压缩空气增加了发动机每个循环所能燃烧的燃料量，从而有效提高了发动机的动力输出。
发动机类型与涡轮增压器的匹配
自然吸气发动机
通常与涡轮增压器不匹配，因 其缺乏排气能量以供给涡轮旋 转。
机械增压发动机
通常结合了涡轮增压器与机械 压气机以提供更高的压力和更 高的动力输出。
涡轮增压器与发动机匹配介绍 ppt
线园圈在纵斜方向长一些，而对于按外特性工作的 柴油机，则希望效率曲线园圈在横斜方向长一些， 高效区要宽广。匹配时使最大扭矩点落在高效区。 如图（6）所示。
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涡轮增压器 与发动机匹配介绍
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1.概述
所谓柴油机与增压器匹配，严格说应是柴油 机和增压系统（包括与增压有关的零部件） 的匹配。即柴油机和增压器的空气压力、流 量等参数合理匹配，使柴油机的性能指标 （油耗率、排气温度、排放物等）达到最优， 工作可靠 。
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增压匹配的内容包括以下方面：压气机、燃 气涡轮、排气管、进气管、中冷器、空滤器、 消声器、进排气凸轮轴型面、配气相位、运 转参数（工况）、环境参数（气温气压）。
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这种匹配如果搞的不好 ，将引起以下后果：油耗率 高、排气温度高、烟大、排放物多；增压器喘振、 涡轮叶片断裂等。
例190系列柴油机研制中迂到以下问题：
不增压820马力，增压后700马力，经在匹配上改进， 由700马力 900马力 1100马力 1400马力。由无 叶 有叶 减小fc 加长喷嘴环叶片 调fc
②调整 如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速未达到要求，可将喷咀环面积调小，
提高增压器转速
如如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速己达到要求，可调压气机来达到 要求
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（3）柴油机和排气管 对脉冲增压，一根好的排气管，既能使脉冲能量利
用率高，又能使增压器效率高，柴油机扫气效果好， 所以是增压匹配的重要内容。对排气管的要求如下： 要有合理的分枝：根据缸数不同，脉冲增压有双脉 冲、三脉冲、四脉冲之分。分枝时要避免部分进气 和压力波互相干扰。 6缸、12缸柴油机采用三脉冲最好，此时压力波间 隔240℃A，和排气持续角相同，既无部分进气现象， 又无压力波互相干扰现象，既保证脉冲波效率高， 扫气效果好，又无叶轮断裂之忧。
内燃机增压技术讲稿-8匹配剖析
3、匹配的实质
• 在发动机的某一工况下，发动机必须获得所需的空气流
量
， m
n 2
mVh v
要求压气机出口达到一定的压力和
流量 合适的压气机特性，消耗一定量的功 涡
轮在这一流量下输出一定量的功率 涡轮功与膨胀
比有关 涡轮流量和膨胀比之间关系一定 要求
涡轮当量喷嘴面积合适
• 理想的匹配：在任何工况下都满足上述条件==须经 过认真计算设计和采取技术措施接近理想目标。
• 涡轮流量特性：涡轮转速取决于输入输出能量的平衡，输 出能量即压气机消耗的能量（与流量和压比有关），输入 能量即废气能量（与流量和进口状态有关，而进口状态又 和流量有关），流量确定后，输入能量的大小和涡轮流通 截面有关；
• 发动机、压气机和涡轮的流量基本上是相等的，
第六章 涡轮增压器与发动机的匹配
• 发动机耗气特性：进口密度、排量和转速影响进气量，同 一台发动机转速相同情况下，密度起主要作用，密度由压 气机决定；转速对耗气量的影响很大。
发动机耗气量表达式：
m
n 2
mVh v
第六章 涡轮增压器与发动机的匹配
• 压气机特性：压比主要受增压器转速的影响，流量主要受 发动机转速的影响，发动机相当于压气机出口的阀门，压 比高则流量大，压气机转速由涡轮功决定；
u12
u22 ) / 2
(3)
第六章 涡轮增压器与发动机的匹配
综合上述3式可得：
Ateq K
( AnAw)2 (Aw w )2 An2
n
• 结论：
当量喷嘴面积与两个面积有关，系数K受很多因素的影响， 一般不能通过计算求得，而是要通过实验来确定。
目前通过CFD方法也可以计算预测得到K值。
涡轮增压器与柴油机匹配性能的调整
涡轮增压器与柴油机匹配性能的调整作者：李宁来源：《农机使用与维修》2014年第11期涡轮增压器和柴油机是两种工作原理各不相同的机械，具有明显不同的工作特性，它们的联合运行，就存在一个匹配和调整的问题。
一、匹配的主要要求1.柴油机每个工作循环内涡轮增压器所提供的空气增压比和流量，均能满足柴油机进气的需要；2.柴油机排气所提供的能量能满足涡轮带动压气机的需要；3.柴油机进气特性曲线与压气机运行特性曲线相匹配，尽可能落在压气机特性曲线的高效率区域内，并远离喘振边界线。
这样，才能达到满意的运用效果。
选配时，通常按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，然后根据厂方提供的技术资料和特性曲线图，选定增压器的型号。
选定后即做配机试验，以求全面满足增压器与柴油机联合运行时的性能要求。
涡轮增压器与柴油机的匹配还应满足各种工况运行时的良好配合。
良好的配合主要表现在：（1）在整个运行范围内能正常工作，不出现喘振、超速、排气温度超限等；（2）柴油机运行线处于压气机的高效率区内。
涡轮增压器是专业厂批量生产的系列产品，生产厂为了使增压器能适应不同用途、不同输出功率、不同增压系统和不同安装位置的柴油机需要，均按组合式结构进行设计，提供通用特性曲线，并备有大量通用零部件供选用。
同一型号的增压器在壳体和叶轮直径不变的情况下，变更少量通流元件，如压气机叶轮、涡轮叶片、喷嘴环和扩压器等，就能在较宽广的流量和增压比范围内保持高的综合效率，满足匹配柴油机的要求。
并在按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，并选定型号后，配机试验可根据需要适当调整通流元件，以适应匹配要求。
二、匹配性能的调整在匹配试验或运行中，可能出现如下几方面的问题需要进行调整：1.运行线太靠近喘振线甚至穿入喘振区调整时首先弄清产生喘振的原因，然后采取适当措施：（1）改用小一号的增压器。
小一号增压器的喘振线大致平行于原压气机的喘振线并移向流量小的一边，这样运行线就可脱离喘振区。
涡轮增压器与发动机匹配介绍
涡轮失速
优化涡轮增压器的叶轮设计，以提高其失速阈 值。
高温问题
采用陶瓷材料和冷却系统来降低涡轮增压器的 工作温度。
低速反应
通过优化涡轮增压器的尺寸和设计，提高其在 低速下的响应性。
结论与总结
涡轮增压器是提高发动机性能的关键部件，通过恰当的匹配和优化方法，可以达到更高的功率输出和燃油效率。
涡轮增压器与发动机匹配 介绍
涡轮增压器是一种用于提高发动机输出功率的设备，本节将介绍涡轮增压器 的基本原理及应用、不同类型的涡轮增压器、发动机与涡轮增压器的匹配原 则、匹配过程中需考虑的因素、优化匹配的方法与技巧、常见的涡轮增压器 匹配问题与解决方案，并最终得出结论和总结。
涡轮增压器的基本原理及应用
涡轮转子的惯性应与发动 机转子的惯性相匹配，以 保证快速响应和高效传动。
匹配过程中需考虑的因素
1 发动机输出需求
根据发动机所需的输出功 率、扭矩和响应性来选择 合适的涡轮增压器。
2 排放法规
考虑到排放法规，需要选 择合适的涡轮增压器来满 足排放要求。
3 结构和材料
涡轮增压器的结构和材料 要适应发动机的工作环境 和长期运行。
变动气门正时涡轮增压 器
结合了可变气门正时技术与 涡轮增压器，提供更高效率 的增压效果。
ห้องสมุดไป่ตู้
发动机与涡轮增压器的匹配原则
1 流量匹配
涡轮增压器的流量应与发 动机的进气流量相匹配， 以确保最佳性能。
2 压力比匹配
涡轮增压器的压力比应适 合发动机的压缩比，以避 免过高的排放温度和过早 的爆震。
3 惯性匹配
优化匹配的方法与技巧
计算模拟
使用流体力学模拟和计算机仿 真来优化涡轮增压器和发动机 的匹配效果。
涡轮增压器 标定
（3）柴油机和排气管 ） 对脉冲增压，一根好的排气管，既能使脉冲能量利 用率高，又能使增压器效率高，柴油机扫气效果好， 所以是增压匹配的重要内容。对排气管的要求如下： 要有合理的分枝：根据缸数不同，脉冲增压有双脉 要有合理的分枝 冲、三脉冲、四脉冲之分。分枝时要避免部分进气 和压力波互相干扰。 6缸、12缸柴油机采用三脉冲最好，此时压力波间 隔240℃A，和排气持续角相同，既无部分进气现象， 又无压力波互相干扰现象，既保证脉冲波效率高， 扫气效果好，又无叶轮断裂之忧。
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（4）柴油机和进气管： ）柴油机和进气管： 柴油机进气管也是匹配的重要部件。对其要求如下： 如进气管内压力波动，将使喘振线右移，易发生喘振现象。 所以要求其容积尽量大，以使其压力波动小，一般不大于 5% 5%，流速在30-40m/s为宜。 30-40m/s （5）柴油机和进排气凸轮： ）柴油机和进排气凸轮： 这里有三方面因素：凸轮型面、时间截面、配气相位。 凸轮型面：排气门一打开，希望压力波很快建立，而且节流 凸轮型面 损失小，压力波能量大，然后很快下降，使泵气功减小。开 启速度提高一倍，排气能量利用率提高10%。这就要求排气 凸轮开关速度快。
涡轮增压器 与发动机匹配介绍
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1.概述
所谓柴油机与增压器匹配，严格说应是柴油 机和增压系统（包括与增压有关的零部件） 的匹配。即柴油机和增压器的空气压力、流 量等参数合理匹配，使柴油机的性能指标 （油耗率、排气温度、排放物等）达到最优， 工作可靠 。
车用发动机与涡轮增压器匹配
1.发动机涡轮增压系统匹配及动态特性的仿真分析涡轮增压是提高发动机动力性和改善经济性的最有效措施。
高空环境条件对航空发动机提出了功率恢复的特殊要求，而增压技术是实现发动机高海拔功率恢复的重要措施。
目前，国外小型航空活塞式发动机涡轮增压技术已经比较成熟，国内正在致力于这方面的研究。
本文以ROTAX914发动机为研究对象，对GT25涡轮增压器与发动机的匹配、JK48可变截面涡轮增压器与发动机的匹配以及涡轮增压控制系统的动态特性进行了研究。
本论文在对发动机涡轮增压器进行选型的基础上，应用MATLAB/Simulink软件建立了GT25增压器与发动机匹配、JK48增压器与发动机匹配以及增压控制系统动态特性的仿真模型；研究了不同海拔下发动机与增压器的匹配规律。
通过研究，确定了GT25增压器与发动机的匹配规律，建立了增压器放气阀开度随发动机转速和海拔高度变化的MAP图，分析了充量系数和过量空气系数对GT25增压器与发动机匹配规律的影响。
对JK48可变截面涡轮增压器与ROTAX914发动机的匹配规律进行了仿真研究。
确定了JK48增压器与发动机的匹配规律，建立了叶片转角随发动机转速和海拔高度变化的MAP图，讨论了涡轮效率、涡轮流量系数以及发动机充量系数等因素对JK48可变截面涡轮增压器与发动机匹配的影响。
对涡轮增压控制系统的动态特性进行了仿真研究；结果表明，在一定的负载转动惯量下，控制系统具有较好的动态响应特性、准确性和稳定性。
研究了控制算法对增压控制系统动态特性的影响，比较了普通PID和积分分离PID算法下控制系统的动态特性。
通过研究，确定了负载转动惯量对增压控制系统性能的影响规律。
研究结果可以为我国四冲程活塞式航空发动机研发过程中涡轮增压器的选型、增压器与发动机的匹配以及涡轮增压控制系统的设计等提供一定的分析依据。
2. 车用发动机与涡轮增压器匹配研究涡轮增压技术作为提高柴油机功率、改善其燃油经济性、降低排放的最有效措施之一，已经得到了广泛的应用。
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如柴油机耗气曲线在高效区左边，如图（8）。
说明增压器流量大，将易发生压气机喘振。 此时可采取三方面措施：选小一号增压器； 波小压气机流通部分尺寸，如减小进口直径、 或减小叶轮宽度；如是叶片扩压器，则应扩 大扩压器流通截面积或加大无叶扩压器宽度。
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增压匹配的内容包括以下方面：压气机、燃
气涡轮、排气管、进气管、中冷器、空滤器、 消声器、进排气凸轮轴型面、配气相位、运 转参数（工况）、环境参数（气温气压）。
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这种匹配如果搞的不好 ，将引起以下后果：油耗率
高、排气温度高、烟大、排放物多；增压器喘振、 涡轮叶片断裂等。 例190系列柴油机研制中迂到以下问题： 不增压820马力，增压后700马力，经在匹配上改进， 由700马力 900马力 1100马力 1400马力。由无 叶 有叶 减小fc 加长喷嘴环叶片 调fc 8v四脉冲比双脉冲油耗率高5g/kWh，排气温度高 30℃，功率低130kW 双脉涡轮断叶片（70h左右）
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（5）从进排气压力稳态参数分析扫气效果衡
量，看进排气压力曲线交叉点位置。如图（4）
图（4） 交叉点在50%额定负荷以下为宜
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（6）从瞬态参数分析，扫气期间不倒灌、气
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对四、八、十六缸柴油机往往采用双脉冲，此时压力波间隔
360℃A，甚大于排气持续角，脉冲波幅度人大，无互相干 扰现象，有利于扫气。但由于有部分进气现象，涡轮效率低， 压比越高，影响越大。而且还有叶片受冲击力大、易造成叶 片断裂之害。压比大于2.5者一般不予采用。 对四、八、十六缸柴油机有时采用四脉冲，此时压力波间隔 180℃A，甚小于排气持续角，脉冲波幅度引小，有互相干 扰现象，造成排气倒灌，不利于扫气。为防止倒灌，尽量减 小气门重迭角，这又导致排温高、油耗高。但由于无部分进 气现象，叶片受冲击力小，工作可靠。济柴8V柴油机比12V 柴油机油耗高、排温高就是这个原因。
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如柴油机最大功率工况压比小、或流量小，
此时易造成柴油机性能不好。此时应分别对 待：如流量、压比同时低，应同时加大压气 机进口直径和叶轮外径尺寸。如流量可以、 压比低，应加大压气机叶轮外径尺寸。如流 量低、压比可以，应加大压气机进口直径。
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（4）合适的压比，足够的流量，高的效率 压比：考虑流量、爆压、排放等因素。 根据经验选取；根据和pe的对应关系 根据计算：（己知流量） 流量： 根据经验，一般5-5.5kg/psh，低于4.8kg/psh排温太高，统 计几种机型为5.32-5.8kg/psh 根据计算：（己知压比） 目前在匹配时有两种作法： 低压比大流量，用在对排放、爆压、排温要求高，体积、加 速性要求不太高情况。 高压比小流量，用在对排放、爆压、排温要求不太高，体积、 加速性要求高情况。
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有一定的喘振裕度
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②调整
如柴油机耗气曲线在高效区右边，如图（7）
说明增压器流量小，将使柴油机排气温度升 高。此时可采取三方面措施：选大一号增压 器；加大压气机流通部分尺寸，如加大进口 直径、或加大叶轮宽度；如是叶片扩压器， 则应减小扩压器流通截面积或减小无叶扩压 器宽度。
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（2）柴油机和燃气涡轮 ①柴油机对燃气涡轮的要求： 柴油机运行范围应在涡轮高效区。对径流式增压器这个问题不大。一般可满足要 求。如图（9）
图（9） 涡轮有足够的流通能力，即合适的喷咀环面积或涡壳流通面转及和压气机的能量 平衡。即涡轮提供的功率不能太大，以致使压气机超速和流量过大，易造成喘振； 也不能提供能量过小，以致使压气机流量不足，满足不了要求。 ②调整 如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速未达到要求，可将喷咀环面积调小， 提高增压器转速 如如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速己达到要求，可调压气机来达到 要求
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（3）柴油机和排气管 对脉冲增压，一根好的排气管，既能使脉冲能量利
用率高，又能使增压器效率高，柴油机扫气效果好， 所以是增压匹配的重要内容。对排气管的要求如下： 要有合理的分枝：根据缸数不同，脉冲增压有双脉 冲、三脉冲、四脉冲之分。分枝时要避免部分进气 和压力波互相干扰。 6缸、12缸柴油机采用三脉冲最好，此时压力波间 隔240℃A，和排气持续角相同，既无部分进气现象， 又无压力波互相干扰现象，既保证脉冲波效率高， 扫气效果好，又无叶轮断裂之忧。
缸压力大于排气管压力而小于进气管压力， 进气压力不波动为宜。如图（5）
图（5）进气压力波动不大于5%，排气管压
力上升、下降要快，下降后无反射波
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3、各因素对增压匹配的影响及调整方法 柴油机和压气机 ①柴油机对压气机的要求： 压气机效率要高，因为压气机效率高，在一定压比 下，空气流量大，压气机后气温低 不同用途的柴油机要求压气机效率曲线形状不同。 按负荷特性、推进特性工作的柴油机，希望效率曲 线园圈在纵斜方向长一些，而对于按外特性工作的 柴油机，则希望效率曲线园圈在横斜方向长一些， 高效区要宽广。匹配时使最大扭矩点落在高效区。 如图（6）所示。
涡轮增压器 与发动机匹配介绍
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1Hale Waihona Puke 1.概述 所谓柴油机与增压器匹配，严格说应是柴油
机和增压系统（包括与增压有关的零部件） 的匹配。即柴油机和增压器的空气压力、流 量等参数合理匹配，使柴油机的性能指标 （油耗率、排气温度、排放物等）达到最优， 工作可靠 。
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