内燃机与增压器的匹配设计
第8章 柴油机与涡轮增压器的匹配-2013
NT NK
mTCpT (TT T0)Tm' K mkCpKT kT 1
RTT
(1
T0 TT
)Tm' K
mk
k
k 1
RT0
(TK T0
1)
mT
kT kT 1
RTTT
[1
(
p0' pT
kT 1
) kT ]Tm' K
mk
k
k 1
曲线2是柴油机最低转速运行线。这时废气能量 很小，所以πk和mk都较小。Pe受到排气冒烟极限的限制 ，而且pe↑→运行线愈接近喘振线，此时应防止其穿过 喘振线而落入不稳定工作区。
曲线3是柴油机外特性线。这时保持喷油量为最大 值，随着n↓→mT↓→πk、pk↓；增压器流量随发动机转 速下降快速下降，但这时循环供油量仍保持最大值，故排 温TT较高→nTk和pk下降相对地较缓慢，此时运行线易穿过 喘振线。
三、增压参数的初步确定（图表法）
功率平衡:
mk
k k 1 RT0
k 1
k k
1
mTm
kT kT
1
RT
TTm
1
pT0 pTm
kT 1 kT
T
'
mk
式中，β——脉冲涡轮功率放大系数
K1
kT kT 1
k 1 k
k 1
压气机压比 涡轮流量
涡轮膨胀比
mTm
T FT
2 TTm RT
* pTm * T
pTm * T pTm *
2 kT
增压器与内燃机的匹配
匹配对象
优化增压器和发动机得联合工作性能
• 选择压气机,以提供燃烧所需得适量空气, 并满足:
– 在低速、额定转速和最大转矩位置有不错得 效率
– 高海拔裕量 – 合适得喘振边界
• 选择涡轮机,以驱动压气机,并满足:
– 无废气放气阀时
• 兼顾低速高功率要求和最大气缸爆发压
– 带废气放气阀时
gk ＝Gk/Ne*3600 (kg/kw、 h)
四冲程:5、85-7、5
其中水冷:5、86-6、8,
ge高和大时取大值, n大取小值
4. 由发动机参数计算容积流 量iVhnk
9
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
10
5. 查图得到Gk
6. 在压气机特性曲线上标出 点(Gk,pk/p0)
10. 由T和nT(nnp)在涡轮流 通特性图上得到 GT TT
pT T
n T0
GT TT pT
23
10. 核算GT就是否一致,若不一致, 重选TT,直到GT一致
11. u
DnT
c0
2
k
k' '
1
RTT
k '
1
k T
'
1
12. 从涡轮特性曲线上得到T
T
u/c0
13. 按前面公式求得X 14. 检验功率就是否平衡？
依据 Gk＝10~30%Gk,选用最合适得增压器
11
计算公式得推导: 1) 建立增压后标定点空气量Gk和压比pk/p0间得关系
体积流量
V0＝
iVh nvs
2 60
103
m3 / s
i : 缸数；Vh工作容积（L）； n:标定点转速； s：扫气系数
内燃机增压技术(4)
Pk / Pem
国外 0.140-0.160 0.145-0.180
•
实践证明：对于同类型的柴油机增压压力 PK ，主 要决定于柴油机增压压后达到的平均有效压力 Pem。 Pem 愈高，则要求的 PK 也愈高。
• 1) 排气管设计得短而细，当排气阀打开后，在 理想情况下：排气管内的压力迅速上升到气缸 内的压力，节流损失减小；
• 2)排气管流通截面积小，气流速度较高，气流 的压力波动也较大，气流的部分动能可以在涡 轮中加以利用，使涡轮中能利用的废气能量增 加；
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
P KK 1 k T0 ( ) 1 0 P T Tk 0
rK rS
PK PS
TK TS
ks
P0 、0 ---环境压力、温度 T
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-2 选配涡轮增压器的主要参数的确定 • 不同类型柴油机的 Pk / Pem 统计数据
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
•
发火顺序为1-5-3-6-2-4的直列6缸柴油机 排气管连接方式为：1、2、3；4、5、6。
•
发火顺序为1-3-4-2的直列4缸柴油机排气 管连接方式为：1、4； 2、3。
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
E1 GexpC p T
C G exp ---燃气流量； p ---定压比热； T---涡轮前废气温度
增压器与柴油机的匹配计算
增压器与柴油机的匹配计算摘要发动机与增压器的匹配是否良好，对发动机的运行起着十分重要的作用。
本文主要的内容是用计算出发动机与增压器匹配的最佳运行点。
总结出各种匹配的要求和匹配不好的原因。
1. 增压参数的确定为了保证发动机与增压器的良好匹配，即达到预定的增压发动机各项性能指标，首先要正确确定增压参数。
增压参数主要有：1）增压压力K p 或压比K π；2）空气流量A m （Kg/s ）或容积流量V m （m³/s ）；3）涡轮前废气平均温度T t ；4）大气压力0p 和大气温度0t 。
增压参数中最重要的是通过计算正确确定流量A m 和压比K π。
如果流量A m 选择不当，不但使增压器与发动机匹配不好，更重要的是涡轮流通能力确定不当，从而导致增压压力K p 远离设计值。
而K π根据A m 计算得出，如果A m 确定不合适，将导致K π有较大的偏差。
正确确定K p 或K π也很重要，如果K p 选的过低，将造成达不到预定的增压发动机功率和出现发动机排气温度T t 过高的后果；如果K p 选的过高，又会导致过高的发动机最大爆发压力max p 以和增压器过高的转速。
在不同的地方大气压力0p 和大气温度0t 也是不相同的，这要根据当地的情况来决定，一般情况是取标准值。
[]81.1 用计算法确定增压参数增压后发动机所需要的空气流量A m （即压气机流量K m ）为K m =03600L g N s e e ⋅⋅∂⋅⋅η Kg/s (1—1) 式中 e g ——燃油消耗率，Kg/（Kw.h ）；∂——过量空气系数；s η——扫气效率。
另外，对四冲程发动机K m 又可表示为：s v K h K v n m ηηρ⋅⋅⋅⋅⋅=1201 (1—2) 式中 n ——发动机转速，r/min ；v η——发动机容积效率。
故压气机出口的空气密度：sv h K K v n m ηηρ⋅⋅⋅⋅=120 (1—3) 以式（2—1）求得的K m 代入式（2—3），即可求得K ρ。
内燃机增压技术_OK
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第3节 排气能量的利用
•3.4 脉冲转换器和MSEM系统
• 多脉冲转换系统
• 5、7、14缸中，出现一缸或二缸一管，排气能量传递较低 • 各岐管接入一个较大的带有缩口的混合管中。
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第3节 排气能量的利用
•3.4 脉冲转换器和MSEM系统
• MSEM系统（Modular Single Exhaust Manifold）模件式单排 气总管增压系统
• 排气门流通面积
• 流通面积增大，排空速率高，歧管中很快建立较高压力，利于脉冲3能2 量利用。
第3节 排气能量的利用
•3.2 影响脉冲能量利用的因素
• 排气门开启规律
• 在气门机构允许的加速度范围内，开启速度越快越好。
• 排气管流通面积fP
• 长度一定， fP减小，容积小，排气管中压力建立快，脉冲 能量利用好。但fP过小，流动速度过大，流动损失增加。
18
19
dq dh d(c2 / 2) dw
7、压气机特性（流量特性）
压气机的特性曲线：主要性能参数在各种不 同工况下的相互关系曲线
流量特性：在不同转速下，增压比和定熵效 率随流量的变化关系
喘振（线）：当流量减小到某一数值时，压 气机出现不稳定流动状态。压气机中气流发 生强烈的低频脉动，引起叶片的振动，并产 生很大的噪声。
• 增压比
• 出口压力与进口压力之比
• 增压度
3
第1节 内燃机增压的基础知识
• 三、增压方式 • 机械增压 • 所谓机械增压，是指压气 机由内燃机曲轴通过传动 装置直接驱动的增压方式。 • 不增加发动机背压，但消 耗其有效功率。增压压力 不超过0.17MPa
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)
2021/7/1
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)
2021/7/1
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。
2021/7/1
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增压中冷
---(4)
2021/7/1
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。
2021/7/1
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增压中冷
---(1)
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。
增压器匹配介绍
图（4）
交叉点在50%额定负荷下列为宜
2023/12/3
8
（6）从瞬态参数分析，扫气期间不倒灌、气 缸压力不小于排气管压力而不不小于进气管 压力，进气压力不波动为宜。如图（5）
图（5）进气压力波动不不小于5%，排气管 压力上升、下降要快，下降后无反射波
2023/12/3
9
3、各原因对增压匹配旳影响及调整措施 柴油机和压气机 ①柴油机对压气机旳要求： 压气机效率要高，因为压气机效率高，在一定压比
如如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速己到达要求，可调压气机来到达 要求
2023/12/3
15
（3）柴油机和排气管 对脉冲增压，一根好旳排气管，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， 所以是增压匹配旳主要内容。对排气管旳要求如下： 要有合理旳分枝：根据缸数不同，脉冲增压有双脉 冲、三脉冲、四脉冲之分。分枝时要防止部分进气 和压力波相互干扰。 6缸、12缸柴油机采用三脉冲最佳，此时压力波间 隔240℃A，和排气连续角相同，既无部分进气现象， 又无压力波相互干扰现象，既确保脉冲波效率高， 扫气效果好，又无叶轮断裂之忧。
2023/12/3
3
这种匹配假如搞旳不好 ，将引起下列后果：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下列问题：
不增压820马力，增压后700马力，经在匹配上改善， 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
2023/12/3
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2023/12/3
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（4）柴油机和进气管：
柴油机进气管也是匹配旳主要部件。对其要求如下：
柴油机与废气涡轮增压器的匹配设计-毕业设计
毕业设计（论文）题目柴油机与废气涡轮增压器的匹配设计院（系）热能与动力工程学院专业班级学生姓名学号指导教师职称副教授评阅教师职称201_年6 月_ 日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。
与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业设计（论文）作者（签字）：年月日摘要本次设计的题目是柴油机与废气涡轮增压器的匹配设计。
涡轮增压器，因为它可以提高发动机的性能，并提高发动机的燃油经济性和排放特性，已被采纳到各种柴油机。
增压匹配计算
一、 涡轮增压与内燃机的匹配1、 充入气缸的空气流量 c h n zV q V a φτ260= ()s m /3（1） 式中：z —与一台压气机相连的气缸数；c φ—充气系数，四冲程柴油机（0.85~1）。
充入气缸的空气量必须是内燃机在发出指定功率时，燃料完全燃烧所需空气量。
因此，可根据燃油消耗量mf q 计算充气流量ma q 。
()()[]h kw g H be h kg P b q e e e mf ⋅⨯==ημ6106.3,/100010003600360000⨯==L P b L q q a e e a mf ma φφ ()s kg / （2） 310360030⨯==τφρc h a e e Va ma a n zV L P b q q ()3/m kg （3） 将功率)(30103kw n zV p Pe h me τ⨯=代入（3）式则 ()30/3600m kg L b p c a e me a ⨯=φφρ （4） ()a aa a Mp RT p 610ρ=()a c a a e me a Mp RT L b p p 801036⨯⨯=φφ （5）以上公式使内燃机性能指标与空气流量及其压力与温度等联系起来。
但ma q 、a p 还不能作为压气机气动计算的依据。
还要考虑扫气。
总供气量)/(103650s kg b P L q q ee a s ma s mc ⨯==φϕϕ （6） 总供气量()s m n zV q q c hs Va s Vc /303τφϕϕ== （7） ma msma s q q q +=ϕ对四冲程柴油机1.1~1.4由于进气管道与中冷器阻力的影响，压气机所提供的空气压力c p 应高于气缸内的空气压力a p 。
)(a mc en a c Mp p p p p ++=管道阻力损失p en 小于或等于a p 210471.1⨯；中冷器的阻力p mc 小于或等于a p 310433.3⨯。
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。
内燃机增压技术4讲课文档
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
• 3.3 柴油机的加速性能 • 在定压涡轮增压发动机中，由于排气管的流
通截面均较脉冲涡轮增压系统大，当柴油机处 于空载或低负荷，排气管中的废气的温度及压 力均很低，当柴油机加速时，虽然气缸中废气 的温度及压力已开始上升，但在容积较大的排 气管中，废气压力建立缓慢，涡轮增压器跟不 上柴油机的加速，不能迅速及时地供给柴油机 所需的空气量，出现较大的滞后现象。
•
第十二页，共51页。
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
•
• 脉冲系统排气管的容积小，涡轮前废气 压力能随着柴油机的加速而迅速上升，因此 ，定压涡轮增压柴油机的加速性能比脉冲增 压柴油机差。
第十三页，共51页。
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
第二页，共51页。
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
• 1) 排气管设计得短而细，当排气阀打开后，在 理想情况下：排气管内的压力迅速上升到气缸 内的压力，节流损失减小；
• 2)排气管流通截面积小，气流速度较高，气流 的压力波动也较大，气流的部分动能可以在涡 轮中加以利用，使涡轮中能利用的废气能量增 加；
第六页，共51页。
第四章 柴油机与涡轮增压器的配合
§4-1 增压系统的基本型式及其选择
3. 脉冲系统和定压系统的比较和选择
3.1 废气能量的利用
1）脉冲能量的利用
• 定压涡轮增压柴油机的废气可用能包括：
• 定压涡轮前的废气总能量 = 流向涡轮的扫气空气所具有的能 + 活塞 推出废气所作的功 + 直接从废气中取得的部分能量（其余损失部 分 的废为气温）度+升损高失而掉获的得能E 1附量加几功乎为全转。变为热能，加热废气，使涡轮前
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内燃机与增压器的匹配设计【摘要】随着经济的高速发展，国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，通过对涡轮增压器的工作原理的了解，采取正确使用、安装及检测方法，可以增加其使用寿命。
【关键词】增压器涡轮增压新技术装配引言涡轮增压器，一个近十年出现的词语。
人们只知道汽车排量后面带T 的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。
涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。
为了满足发动机不同转速下的需求，1989 年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。
在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。
喉口可用真空管控制。
优点是提高了发动机低速时的加速性能。
目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长，日本的很多厂家喜欢使用Turbo技术，典型代表是富士系列和三菱EVO。
在欧洲最早把Turbo引入到汽车上来的就瑞典的Saab，后来沃尔沃也开始使用增压技术。
德国也有两家车厂喜欢用涡轮增压，即奥迪和保时捷，代表车型是RS6和911Turbo。
随着国内汽车产业的迅速发展，汽车饱有量的增加，现今涡轮增压技术已经不再只运用于高档汽车，在中、低档汽车中也被广泛使用。
现代涡轮增压器也改变了人们对汽油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。
增压技术及增压方式增压技术所谓发动机增压技术是利用增压器将空气或可燃混合气进行预压缩，再送入气缸的过程。
增压后，每循环进入气缸的新鲜空气充量密度增大，使实际充量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性的目的。
增压方式的分类机械增压系统：这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。
其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。
但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。
气波增压系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。
这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。
废气涡轮增压系统这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
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。
当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，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20%—30%。
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，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。
增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。
复合增压系统即废气涡轮增压和机械增压并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。
发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。
这种装置在大功率柴油机上采用比较多，汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型还比较少，大众的1.4 TSI发动机（这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。
在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1 500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。
随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。
机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。
在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）采用了这一系统。
其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。
涡轮增压技术什么是涡轮增压器涡轮增压简称Turbo，如果在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。
涡轮增压器实际上是是种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
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。
当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，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。
涡轮增压器的构造及工作原理构造涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。
涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。
废气涡轮增压器一般由单级离心式压气机和单级轴涡轮机或径流式涡轮机组成为机组，并分别称为轴流式废气涡轮增压器和径流式废气涡轮增压器。
压气机和涡轮机二者的工作轮装在同一根轴上，称为转子，转子由发动机排出的废气驱动。
这种涡轮增压器工作的条件，除压气机和涡轮机的转速相同外，在任何工况下其效率也是相同的。
涡轮增压器按转子的支承情况有各种不同结构方案，最常见的有几种：外双支承式即转子两端有支撑，这种方案亦称无悬臂式支承，在轴流式大型涡轮增压器上应用最广。
双内支承式即二个轴承都放在叶轮里面，所以又叫悬臂支承，这样可保证涡轮增压器的尺寸小、重量轻。
这种结构形式在小型径流式涡轮增压器上应用最广。
单悬臂式支承即压气机的工作轮呈悬臂布置，转子支点在涡轮机工作轮的两侧。
这种方案可使压气机进口损失最小和涡轮结构紧凑，因此应用也较广。
悬臂支撑压气机和径流式涡轮机的工作轮紧挨着，像是两面部有叶轮的工作舱，所以又称单转子。
上述几种方案中的支点可采用滑动轴承，也可采用滚动轴承。
滚动轴承的摩擦损失不大，长度也小，但寿命不如滑动轴承。
因此，国内外的增压器广泛采用滑动轴承。
原理涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
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。
当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
汽油机废气涡轮增压研究意义增压技术首先在柴油机领域得到发展，目前工业发达国家大中功率柴油机已全部采用增压技术，中小型车用柴油机增压也达80%。
汽油机增压的发展相对较晚，技术水平也落后于柴油机。
20 世纪70 年代末国外汽油机开始逐渐采用增压技术，并得到了迅速的发展和完善，1990 年美国生产的汽油机已有1/4 采用了增压技术，1992 年国际市场上出售的汽油机有巧%采用增压技术，目前国外的汽油机增压正处于完善和推广应用阶段。
内燃机增压的先进技术主要集中于美国、德国和日本。
相对于柴油机而言，汽油机在小排量，尤其是轿车发动机领域，有其独特的应用优势及地位，所以汽油机的增压研究对于节约能源及提高汽车性能都具有重要意义汽油机涡轮增压的特点（1）车用汽油机的速度和功率范围宽广，工况变化频繁，扭矩储备要大，这些在采用废气涡轮增压后，不采取特殊措施，会限制它的推广。
（2）汽油机的α 比较小，所以工作温度比柴油机高，增压后尤为突出。
而且汽油机空燃比由于工作循环的性质决定，仍需限制在较浓的狭窄范围内，又不能用较大的气门重叠角使较多的扫气空气来降低燃烧室零件和排气的温度。
（3）对增压汽油机来说，进入汽缸的混合气，因受压气机压缩的影响，其温度一般要比非增压高30-600 °C 左右，这就为加速混合气的焰前反应创造了有利条件。
又由于增压汽油机的热负荷高，燃烧室和气缸的壁面温度较高，对新鲜充量的热辐射和热传导都将增加，这也会导致焰前反应的增加，促使正常燃烧速度增加，但对未燃混合气的压爆作用也增强。
（4）汽油机增压易发生爆燃。
增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高，致使爆燃的倾向增大。
汽油机由于受爆燃限制，压缩比较低，因而造成膨胀不充分，致使排气温度较高，热效率下降。
（5）汽油机增压热负荷大。
汽油机混合气的浓度范围窄(过量空气系数a=0.85-1.1)，燃烧时的过量空气少，造成单位数量混合气的发热量大。
同时，汽油机又不能通过提高气门重叠角加大扫气来冷却受热零件(如气门、燃烧室等)，造成汽油机在增压后的热负荷偏高。
汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。
（6）汽油机与增压器匹配困难。
与柴油机相比，汽油机的转速范围宽，从低速到高速混合气质量流量变化大。
当节气门突然开大时，增压器响应滞后造成动力响应的滞后。
汽油机增压后发动机排气温度高，易造成增压器损坏，并出现低速时增压压力不足，高速时增压压力过高及寿命降低的情况汽油机废气涡轮增压的障碍废气涡轮增压技术和废气涡轮增压器在柴油车上已经得到大量的使用和装配，是柴油车发展的一种必然趋势。
但是在提高汽油机动力性、经济性和排放性的同时，车用汽油机废气涡轮增压技术存在不少问题和障碍，这些问题和障碍限制了废气涡轮增压技术在汽油机上的应用。
涡轮增压器的分类及新技术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做功，废气涡轮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，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。
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。