涡轮增压器与发动机匹配介绍PPT课件
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《涡轮增压器介绍》PPT课件教案
2、涡轮增压中冷技术 涡轮增压可以提高空气的密度，空气密度的提高必然会使空气温度也同时
增高，发动机涡轮增压器的出风口温度也会随着压力增大而升高，温度提高反 过来会限制空气密度的提高，要进一步提高空气密度就要降低增压空气的温度。
中间冷却技术不是一项简单的技术，过热无效果白费工夫，过冷在进气管中形 成冷凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配，使得压 缩空气达到要求的冷却温度。
增压器主要有三种:机械增压器,涡轮增压器,气波增压器。现今运用在汽车的增压 系统有两大主流：机械增压（Super Charge）、涡轮增（TurboCharge）。
机械增压器采用皮带与引擎曲轴皮带盘连接，利用引擎转速来带动机械增压器内
部叶片，以产生增压空气送入引擎进气歧管内，整体结构相当简单，工作温度界于 70℃-100℃，不同于涡轮增压器靠引擎排放的废气驱动，必须接触400℃-900℃的高 温废气。由于机械增压器采用皮带驱动的特性，因此增压器内部叶片转速与引擎转 速是完全同步的。
• 两级增压技术
பைடு நூலகம்
4、涡轮增压 机械增压技术 由于涡轮增压系统和机械增压系统分别拥有各自的优势和劣势，因此，由涡轮
增压器和机械增压器共同组成的双增压系统发动机同时具备了涡轮增压系统和机械 增压系统的双重技术优势，并且使整合在一起的这两种不同型式的增压系统实现了 优势互补。
发动机在较低转速下运行时，由机械增压器提供绝大部分的增压压力，发动机
四：异常噪音 1.漏气噪音： 发动机排气歧管、增压器涡轮、排气尾管，可依据废气痕迹检查。 发动机进气歧管、增压器压气机，可用肥皂水检查。
2.机械噪音： a. 不平衡量过大 b. 动平衡遭到破坏 c. 叶片擦壳 d. 紧固件松动
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）。
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
环保性
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。
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
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。
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涡轮增压器 与发动机匹配介绍
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1
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。
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。
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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。
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。
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（4）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：
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）
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
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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（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
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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。
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 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
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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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（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
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有一定的喘振裕度
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CHENLI11源自 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。
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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（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）
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。
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