废气涡轮增压与发动机匹配的理论计算研究

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涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｓｉｅｅｉｏｌｎｎｇｎｅ，Ｔｕｒｏｈａｇｒ，Ｍａｃｎｇ，Ｐｅｆｒｂｃｒｅｔｈｉｒｏｍａｎｅｐｒｄｉｔｏｃｅｃｉｎ
表１１５．ＶＣＴ发动机技术参数
１前言
废气涡轮增压技术已经成为了汽油机节能减排的关键技术【．０世纪７ ”２０年代末国外汽油机开始逐渐采用增压技术，美国、洲、且欧日本一些汽车公司已经推出了自己的成熟产品【近些年．２］国内也进行了越来越多的相关研究，文献『１一如３对
明，平原、原环境下发动机匹配情况均良好。在高
主题词：油机汽
涡轮增压器
匹配
性能预测
中图分类号：４４１１文献标识码：文章编号：００３０（０２１— ０１０Ｕ６．７Ａ１０ — ７３２１）０００ — ３Ｔｕｒ０ｈｒｉｂｃａｇｎｇＥｎｇｎａｃｎｎｄＰｅｆｒａｅＰｒｄｃｉｎｉｅＭｔｈｉｇａｒｏｍｎｃｅｉｔｏ
Ｎｉｉｎ，ｉｈｏ，ｈｎａｍａＣｅｎ２ｍｉＬａＺａｇＸｉｏｏ，ｈｎＭｉｇＪＺ

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

车用发动机的废气涡轮增压器设计说明书

摘要

目前，由于排放标准变的更加严格，欧洲的80%的内燃机车是经过涡轮增压的，在不久的将来，这个数字有望接近100%。本论文根据柴油机的已知参数，设计出最优化的涡轮增压器，并对设计出的涡轮增压器进行校核计算，得出最佳的设计型号。同时，在理论上分析出使用涡轮增压器对柴油机主要参数的影响，从而得出使用涡轮增压器可以降低柴油机排放。

关键词：柴油发动机，涡轮增压，汽车，扭矩，排放

Abstract

Currently, 80 percent of European diesel passenger cars are turbocharged and, as emission standards become more stringent, this figure is expected to approach 100 percent in the near future. In this study, we try determining the turbocharger,s optimum setting according to the known parameter of the diesel engine, and checking it. In addition, we try analyzing the theoretically influence of the main parameter in diesel engine, and knowing that the turbo machine can lower the diesel engine exhausts.

简述废气涡轮增压系统的组成与工作原理

废气涡轮增压系统是一种常见的汽车发动机增压系统，通过利用废气能量驱动涡轮转动，进而增加进气量和提高发动机的动力性能。本文将以简述废气涡轮增压系统的组成与工作原理为主题，详细介绍其相关内容。

一、组成

废气涡轮增压系统主要由废气涡轮、废气涡轮壳体、增压器和废气管路等组成。

1. 废气涡轮：废气涡轮是废气涡轮增压系统的核心部件，由一组叶轮和轴组成。废气通过废气管路进入涡轮壳体，在叶轮的驱动下，使涡轮快速旋转。

2. 废气涡轮壳体：废气涡轮壳体是废气涡轮增压系统的外壳，起到支撑和保护废气涡轮的作用。同时，废气涡轮壳体内部还设有导流板和散热器等组件，用于引导废气流动和散发废气的热量。

3. 增压器：增压器是废气涡轮增压系统的另一个关键部件，由一组叶轮和压缩机组成。当废气涡轮旋转时，压缩机叶轮也会随之旋转，将进气压缩后送入发动机，增加进气量和提高发动机的动力性能。

4. 废气管路：废气管路是废气涡轮增压系统的连接部件，将发动机

排出的废气引导至废气涡轮，驱动废气涡轮的旋转。

二、工作原理

废气涡轮增压系统的工作原理可以分为以下几个步骤：

1. 排气阶段：当发动机工作时，废气在燃烧室内燃烧后产生，随后通过排气门进入废气管路。废气管路将废气引导至废气涡轮，废气的能量驱动涡轮旋转。

2. 涡轮驱动阶段：废气涡轮在废气的驱动下快速旋转，将旋转动能转化为轴的动力，并传递到增压器的压缩机叶轮。叶轮的旋转将进气压缩后送入发动机，提高发动机的进气量和充气效率。

3. 压缩阶段：增压器的压缩机叶轮将进气压缩，使气体的密度增加，压力升高。压缩后的气体通过进气管进入发动机的进气道，与燃油混合后在燃烧室内进行燃烧。

发动机废气涡轮增压系统的能量流研究

文章编号：６４２７｛０１０ —０８０１７—９４２１）５０４—６
发动机废气涡轮增压系统的能量流研究
刘敬平。付建勤冯康，智超王青，计，赵一，树。
（．湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，南长沙４１０８１湖０２；２．湖南大学先 Baidu Nhomakorabea 动力总成技术研究中心，南长沙湖４０８）１０２
ＬＵｉｇｐｎ，Ｕｉｎｑｎ・ＦＮＧＫａｇ一，ＨＡＯｈ－ｈｏ一。ＩＪｎ－ｉｇＦＪａ－ｉＩ，ＥｎＺＺｉａＩＷＡＮＧｈ－ｉｇ・ｃＳｕｑｎ１
ｌ・ＳａｅＫｅａｏａｏｙｏｖｎｅ￣ｉｎａｄＭａｕａｔｒｇｆｒＶｅｉｅＢｄ－Ｈｕａｉ。ｈｎｓａＨｕａ４０８。ＣｉａｌｔｔｙＬｂｒｔｒｆＡｄａｃｄＩｇｎｎｆｃｕｉｈｃｏｙｎｏｌｎｎＵｎｖＣａｇｈ．ｎｎ１０２ｈｎ；
．
ｔｎｔａｓｓｒｎｙｄｅｎｄｎｔｏｈｅｅｉｅＳａｈｅｔｒｐｒｔｏｌｃｄｔｏｎＡｂｏｅｉｌｉｔｏｇｌｐｅｅｎｔｎｇｎｎｄｔｕｂｏｓｏｅａｉｎａｏｎｉｉｓｕｔ１３

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。

涡轮增压器与燃气发动机的匹配及主要增压参数的计算

摘要：压燃气发动机要获得良好的性能，必须解决好燃气发动机与增压器的匹配问增就
题，因此如何实现燃气发动机与增压器的良好匹配是一个十分重要的问题。本文重点介绍了
预混合后增压燃气发动机增压器选配时主要增压参数的计算分析，并提出了燃气发动机定压排气系统涡轮增压器匹配的基本步骤，为增压器的匹配设计提供依据。
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作者简介：苏展望（９９，，１７一）男陕西乾县人，工程师，主要从事燃气发动机的研究与开发工作。
ｐｏｏｅｐｏｅｕｅｔａｈｅｅｈａｔｉｅｒｐｓｓｒｃｄｒｓｏｃｉｖｔｅｃｉｔｓ．ＥｖｄｎｅａｅｒｓｎｅｆｒｖｉｉｅｃｓｒｐｅｔｄｏＭａｃｉｇｅｉｎｆｅｔｈｎｄｓｇｏｔｒｏｈｒｅｓｕｂｃａｇｒ．ＫｅＷｏｄ：ＧａＥｇｎｙｒｓｓｎｉｅ；Ｔｕｂｈｒｅ；Ｍａｃｉｇ；ＴｕｂｃａｇｎａｔｒｒｏａｇｒｃｔｈｎｒｏｈｒｉｇｆｅＰｒ — ｍｉｔｒｅ — ｘｕｅ；ＴｒｏｈｒｅａａｔｒｕｂｃａｇｒＰｒｍｅｅ

涡轮增压器与发动机匹配介绍

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，涡轮随即转动了轴
3
增压器
随着涡轮转动的轴带动压气机旋转，使进气增压并流入发动机
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
匹配不当可能会带来的问题和挑战

汽车发动机排气涡轮增压器特性分析与优化设计研究

汽车发动机排气涡轮增压器特性分析与优化

设计研究

一、引言

随着汽车工业的不断发展，发动机技术得到了突飞猛进的发展，发动机的输出

性能也越来越受到关注。其中排气涡轮增压技术是目前应用最为广泛的提升发动机输出性能的方法之一。本文旨在对汽车发动机排气涡轮增压器的特性进行分析，并对其优化设计进行研究。

二、汽车发动机排气涡轮增压器的原理

汽车发动机排气涡轮增压器是通过将汽车发动机排气的动能转化成涡轮的动能，从而提高发动机的进气压力和进气量，从而增强发动机的输出性能。其结构主要由涡轮、涡轮进气管、压气室等组成。

涡轮采用的是一种利用汽车发动机废气排出的动能来推动轴承，以驱动压缩机

的方式。涡轮的工作原理就是通过将汽车废气的动能转化成机械能，驱动涡轮转动，从而驱动涡轮进气管中的空气流动，形成压气室，增加了进气流量和进气压力，提高汽车发动机的输出性能。

三、汽车发动机排气涡轮增压器的特性分析

汽车发动机排气涡轮增压器具有一些独特的特性，下面将对其特性进行分析。

1. 提高了汽车发动机的输出性能

涡轮增压器的应用，能够将废气产生的能量转化为工作功，从而使增压压力得

以提高，从而提高发动机的输出性能。涡轮增压器可以将汽车发动机的功率提高30%以上。

2. 产生额外的热量

涡轮增压器在工作时，需要排出废气，这些废气中含有大量的热能，会在排放

的过程中产生额外的热量。这就需要增加散热装置，以保证涡轮增压器的正常运行。

3. 适应性强

汽车发动机排气涡轮增压器适应性强，可以适应不同类型的汽车发动机，适应

的范围广，不同型号的汽车可以选择不同的涡轮增压器。

涡轮增压器与柴油机匹配仿真研究

ｇｕａｒａｎｔｅｅｉｔｓｖｅｒａｃｉｔｙ．Ｔｈｅｉｎｆａｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎｉｓｍａｄｅｂｙａｎａｌｏｇｍａｔｃｈｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒｍｅｅｔｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．
１．２柴油机仿真模型
涡轮增压器与柴油机匹配仿真研究
石良淮倪计民李钊王琦玮陈泓（同济大学汽车学院，上海２０１８０４）
【摘要】利用计算结合软件模拟方法研究增压匹配，实现增压器选型。以某增压柴油机二次开发为例，在
更高的性能指标要求下，通过计算初选了３款新的增压器。用ＧＴ — Ｐｏｗｅｒ建立增压柴油机模型，标定模型保证其准确性，通过模拟匹配计算最终选定一款，并对其进行了性能预测，结果表明所选增压器达到了开发要求。

汽车发动机原理发动机废气涡轮增压分析

04
废气涡轮增压器的优缺点及未来发展趋势
废气涡轮增压器的优点
提高发动机动力
废气涡轮增压技术可以将更多的空气压缩到发动机的燃烧室内，增加燃料和空气的混合程度，从而提高发动机的动力和燃油效率。
降低油耗
由于废气涡轮增压技术能够将空气压缩，使得燃料和空气的混合更为充分，从而提高了燃料的燃烧效率，降低了油耗。
特点与优势
废气涡轮增压技术具有提高发动机动力、降低油耗、减少排放等优点。
发动机性能测试与分析
源自文库
测试设备与方法
使用发动机性能测试设备，对某品牌汽车发动机进行性能测试，包括功率、扭矩、油耗、排放等指标。
测试结果
测试结果显示，该品牌汽车发动机在废气涡轮增压系统的帮助下，功率和扭矩都有明显提升，同时油耗和排放也有所降低。
废气涡轮增压
废气涡轮增压器利用发动机排出的废气能量驱动，具有较高的效率，同时不会增加发动机的负载。但是，由于废气的能量波动较大，会影响增压效果的稳定性。
废气涡轮增压技术的发展历程
20世纪70年代
废气涡轮增压技术开始在汽车发动机中应用。
20世纪80年代
随着排放法规的日益严格和燃油经济性的要求不断提高，废气涡轮增压技术得到了广泛应用。
优化建议
为了进一步提高汽车发动机的性能，可以考虑以下优化建议：1. 采用更高效率的涡轮增压器；2. 对发动机的燃烧室进行优化设计；3. 采用先进的可变气门正时技术；4. 对发动机的冷却系统进行改进。

汽车发动机原理-废气涡轮增压

Connection Air restrictor resp. Valve
Exhaust Manifold
27-9
D、气波增压：原理：曲轴驱动一个特殊转子，利用高压废气脉冲迫使空气被压缩，从而提高进气压力。
特点：结构简单，加工方便，低速转矩性能好；但体积大、噪音大，且易受进、排气阻力的影响。
入口
b
0
V
压压压压压压压压
27-20
5、压气机特性曲线：
以增压比 k 为纵坐标、流量mk 为横坐标、转速nk 为参变量，
以等绝热效率曲线的形式绘制的压气机的特性曲线
特性曲线的特点？
两条边界问题
（1）堵塞：
同一转速下，mk
k
当 mk 增大到一定程度时
mk 不再增大, k 极速下降
原因？
3、提高发动机平均有效压力pme。
具体可通过减少过量空气系数
φa、提高充量系数ηv和进气密度ρs
来实现。二、进气增压：
定义：利用增压器将空气或可燃混合气压缩后送入发动机气缸。作用：增大每循环进入气缸新鲜气体的密度，使实际充量增大，从而改善发动机的动力性和经济性。
27-4
1、增压度 k：发动机增压后增加的功率与增压前功率之比，用
27-14
4、涡轮特性：
（1）涡轮效率 T ：废气能量转化为机械功的有效程度，即涡轮

发动机废气涡轮增压技术资料

‘T’就代表着这个发动机是涡轮增压的
一两分钟，使增压装置有一个冷却的过程。
工作原理
废气顺着涡轮壳①冲击在涡轮② 上，经过进气道后，速度迅速提高并将涡轮提高到约20万转／分，之后排入大气。
在另一端压气机壳③内是同样高速运转着的压气机轮④，它的转速跟涡轮一样。其作用是将高压新鲜空气供给发动机。
超高增压： k ＞ 4.5~5.5 （pme>2.5~3.5MPa）。
增压中冷技术
• 增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷又要增加。虽然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加，排温过高，NOx增加。汽油机中增压温度升高，除与柴油机一样功率下降外，最主要的是爆震倾向增加。
离心式压缩机工作原理
主要参数：压气机转速
增压比 k=pk/p0 质量流量mk或容积流量V0
压气机转速nk 每分钟可达几万转甚至十几万转压气机的绝热效率
压气机特性曲线
压气机转速不变时
，各特性
与空气流量间的关系
压气机的喘振与堵塞压气机流量很小时，气流会出现强烈的振荡
，引起工作轮叶片强烈振动，并产生很大的噪声，压气机的出口压力显著下降，并伴随很大的压力波动，此现象称为压气机的喘振。

第5章涡轮增压发动机稳定运行特性的计算与分析

5.1 发动机的通流特性
发动机的通流特性：通过发动机的空气流量与发动机转速和增压压力之间的关系（一般在压气机特性图上画出）由气缸工作过程计算得到每缸每循环空气量mE，再按下式得到压气机流量。
n mk Z mE 30
n R V Z m 288.15 T 288 E 30 p 1 1
（7）以满足能量平衡的p3和满足质量平衡的mT，求得AT。（8）AT确定后，还需检查最后确定的性能参数与设计点规定的性能参数是否相等，如果不符，则改变循环供油量，并重复整个计算过程，直到全部满足为止。设计点的匹配计算不局限于确定涡轮尺寸AT，根据给定的原始参数，计算过程也会有所改变，只要根据联合工作条件，不难确定运行点。
wk.baidu.com
稳定工况时：
进气系统的压力近似不变；
排气系统定压系统：排气压力、温度不变。脉冲系统：压力、温度随时间变化。涡轮增压发动机的匹配计算，是一个逐次逼近的计算，下面以确定涡轮尺寸AT为例，说明大致的计算步骤。已知条件：发动机的结构参数，压气机、涡轮特性，设计点的性能指标（转速、平均有效压力、油耗、排温等）。（1）选取增压压力p2，估计涡轮前压力p3，作为初值进行工作过程数值计算，得到mk，mT，T3，pe，ge等性能参数。
（1）在设计工况下，增压压力、空气流量、发动机功率、燃油消耗率等参数达到设计要求。

浅谈废气涡轮增压发动机

种空气压缩机，过压缩空气来增加进气量。是利通它用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，轮又带动同轴的叶轮，涡叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，之增压进入气缸。使当发动机转速增快，气排出速度与涡轮转速也同步增快，废叶轮就
熄火后，时排气管的温度很高，此其热量就会被吸收
压缩更多的空气进人气缸，空气的压力和密度增大
可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加
发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大２％～００３％。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是
泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，动机排出发
到涡轮增压器壳体上，将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口，导致轴套缺油，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转３ｉ，ｎ使涡轮增压器转ｍ子转速下降。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转，一般应该保持在１０
从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加４％，０甚至更高。这样也就意