第五章 柴油机与涡轮增压器的匹配
涡轮增压器与柴油机的匹配分析
涡轮增压器与柴油机的匹配分析佚名【摘要】文章选取适当的柴油机增压器，利用计算法确定增压器增压参数，并通过AVL-BOOST软件建立柴油机增压模型，对发动机与涡轮增压器的匹配进行仿真，并且对匹配结果进行分析。
结果表明，该软件进行增压器与柴油机的匹配仿真是比较好的，也说明了所选择的增压器是比较适合所匹配柴油机的。
%This paper selected the appropriate turbocharger,determined the supercharged parameters by the calculation method and modeled by using AVL-BOOST. Moreover,the simulation was carried out for the matching and the result was analyzed. Results showed that the matching of turbocharger and diesel engine with the simulation software is better and explained the turbocharger selected is suitable for diesel engine.【期刊名称】《交通节能与环保》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P40-42,50)【关键词】柴油机;增压参数;增压模型;匹配【正文语种】中文【中图分类】U464.135随着世界汽车保有量的不断增多，人们对汽车的的各种性能追求也越来越高，而在这众多性能中对发动机的动力性和燃油经济性是最基本的要求，因此增压技术得到了快速发展[1]。
从发展趋势来看，增压程度越来越高，现在最大平均有效压力已超过3.0 MPa，这样高的平均有效压力，使得高增压柴油机出现了机械负荷和热负荷严重、低工况性能和瞬态特性变差等突出的问题，因此对增压系统提出了越来越高的要求:要具有良好的全工况性能，主要是有利于改善低工况性能；较高的排气能量利用率；气缸扫气顺利；有害排放物低；瞬态特性好；排气管系结构尽可能简单；易于实现系列化生产；涡轮尽量采用单进口。
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
涡轮增压器与发动机匹配介绍PPT课件
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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
涡轮增压器的原理使用参考资料
涡轮增压器的原理和使用目录前言一、为什么要安装增压器1、柴油机增压的原理2、柴油机涡轮增压的优点二、涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构2、废气涡轮增压器的工作原理3、废气涡轮增压器的指标和特性4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机主要区别5、柴油机和涡轮增压器的匹配三、怎样使用增压器1、增压器的安装安装前的准备安装时注意事项主要螺栓扭矩和主要配合间隙2、增压器的使用起动运转停机四、怎样维护保养涡轮增压器1、日常维护保养2、定期维护保养3、折检和调整五、怎样诊断和排除涡轮增压器的故障1、噪声异常2、振动异常3、压气端漏油4、涡轮端漏油5、压气机喘振6、轴承烧损7、转子转动不灵合8、叶轮断裂9、增压压力过低10、增压压力过高一、为什么要安装涡轮增压器1、柴油机增压的原理所谓柴油机增压，就是将进入柴油机气缸内的空气，利用一种装置予先进行压缩，提高其密度，并在供油系统的合理配合下，使更多的燃料得到充分燃烧，从而使柴油机发出更大的功率。
由于空气量增加，燃烧充分，所以还可提高柴油机的经济性和减少柴油机有害成分的排放。
根据增压方式的不同，有机械增压，气波增压及废气涡轮增压及复合增压等形式。
目前应用最普遍的是废气涡轮增压。
所谓废气涡轮增压，就是利用柴油机排出的废气，来驱动涡轮高速旋转，使空气的压力提高，从而提高了空气的密度，达到了增压、提高柴油机功率的目的。
2、柴油机涡轮增压的优点（1）提高了柴油机经济性，降低油耗率在5%--10%以上。
这是因为：●涡轮增压回收了部分废气能量，所以使有效功得到提高。
由于回收废气能量可使油耗率降低3%--4%●涡轮增压后，进入柴油机的新鲜空气温度较高。
改善了燃料的蒸发，加之空气量增加，油气混合更加均匀。
使燃烧更完善充分，从而降低了燃油耗率。
●涡轮增压后，加之柴油机功率提高，机械摩擦损失相对减少，因而使机械效率提高。
从而提高了柴油机的经济性，降低了油耗率。
（2）提高了柴油机的动力性。
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。
涡轮增压器与L360柴油机的优化匹配研究
第 ３ 期 ２ｏ ０ ８年 ６月
内燃 机
Ｉ ｔｒ ａ ｏ ｕ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｓ ｎｅ ｎ ｌ ｍｂ ｓｉ ｎ ｉ ｅ Ｃ ｏ
Ｎｏ ．３
Ｊ ｎ ２ ｏ ｕ．０ ８
摘 要 ： 绍 了涡 轮 增 压 器 与 Ｌ ６ 介 ３ ０空 对 空 增 压 中 冷 柴 油机 的优 化 匹 配研 究 过 程 。 究 表 明 ： 过 模 拟 计 算 和 优 化 匹 配 研 通 可确定 Ｌ６ ３０柴 油机 用 的 涡轮 增 压 器 型 号 ； 拟 计 算 结 果 非 常 接 近 试验 结 果 ， 差 ２ 模 误 ％左 右 ， 可 接 受 范 围 内 ； 拟 计 在 模 算 可 节 省产 品研 发 费 ， 短设 计 开 发 周 期 。 缩 关 键 词 ： 轮 增 压 器 ； 油 机 ； 拟 计 算 ； 化 匹 配 涡 柴 模 优
Ｓ － ｈ ｕ Ｘ ＡＯ Ｂ ｎ Ｚ ＨＵ Ｙｕ ｚ ｏ ， Ｉ ｉ， ＨＥＮＧ Ｇｕ — ｈ ， ＨＯＵ Ｎｉｎ ｄ ｎ ， ｏ ｓ ｉＺ ａ — ｏ ｇ ＧＡＯ Ｊ ｎ ｕ
（ｏ ｇｅ ｇＣ ｍｍ ｎ ｎ ｉｅＣ ｔ．Ｘ ａ ｇａ ４ １ ０ ， ｈｎ ） ｎ
．
Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｓ ｆｌ ｗｓ ｔ ｒ ｏ ｈ ｒ ｅ ｙ ｅ ｃ ｎ ｂ ｅ ｅ ｍｉ ｅ ｙ ｓｍｕ ａｅ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ＆ ｏ ｔ ｚ ｄ ｍａｃ ｉ ｇ ｆｒＬ ６ ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｓａ ｏ ｌ ： ｕ ｂ ｃ ａ ｇ ｒ ｐ ａ ｅ ｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｂ ｉ ｌｔ ｄ ｃ ｌｕ ａｉ ｏ ｔ ｏ ｐ ｉ ｅ ｔｈ ｎ ３ ０ ｍｉ ｏ
表 １ Ｉ６ Ｊ ０柴 油 机 的 基 本 参数 ３
直列 、 冷 、 冲程 、 水 四 直 喷 式 、 置 四气 门 顶
第五章 柴油机工作系统
第五章柴油机工作系统【学习目标】掌握柴油机配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统的功用、基本组成、工作原理、日常维护管理、常见故障及处理。
第一节配气系统一、配气系统的功用配气系统的功用是根据配气正时的要求，在规定的时间内，向气缸内供给足够和清洁的新鲜空气，并将燃烧后的废气尽可能干净地排入大气。
二、配气系统的组成配气系统包括进气系统和排气系统。
四冲程柴油机的进气系统由空气过滤器、进气总管和支管、气缸盖内进气道、配气机构组成；排气系统由配气机构、气缸盖内排气道、排气支管和总管、消音器等组成。
增压柴油机的配气系统增设了废气涡轮增压器和中冷器。
三、配气机构控制柴油机进、排气过程的机构，称为配气机构（或称换气机构）。
配气机构控制柴油机的换气过程，在配气系统中起着非常重要的作用，直接影响换气质量。
配气机构的功用是按气缸的发火顺序和柴油机的工作循环，适时开启和关闭进、排气阀，使新鲜空气进入气缸，废气排出气缸，以保证柴油杌工作过程连续、完善地进行。
四冲程柴油机采用气阀式配气机构。
气阀式配气机构主要由气阀机构、气阀传动机构、凸轮与凸轮轴、凸轮轴传动机构四部分组成，如图5-1所示。
气阀式配气机构的基本动作原理是，曲轴转动时，带动凸轮轴传动机构使凸轮轴转动，凸轮轴上的凸轮按一定的时刻顶动气阀传动机构，从而驱动气阀，使气阀定时开启与关闭。
1、气阀机构气阀机构安装在气缸盖上。
气阀机构的功用是维持气阀的闭合。
它包括气阀、气阀导管、气阀弹簧、阀座、弹簧座、阀杆连接件等，如图5-2所示。
气阀与阀座配合，用于控制气流通道。
气阀由阀盘和阀杆组成，如图5-3所示。
阀盘密封锥面的锥角一般有30°或45°，进气阀通常采用30°锥角（锥角较小，在相同开度下，气流通过截面大），排气阀通常采用45°度锥角（锥角大，阀盘边缘厚，对中性、密封性及导热性好）。
阀杆外圆以气阀导管为导向，同时将气阀的部分热量传递给气阀导管和气缸盖，阀杆端部制有环槽，用于安装两个半圆的锥形卡块，以连接气阀与弹簧座。
涡轮增压器与柴油机全转速范围内联合运行关系模型
Ｇ ～ …
（） ［ （ ） 】 象 ＝ 南 ’ 一
７ ≥ １ ８ ｒ ．３ （） ９
对 于柴 油机 ， 当过量 空气 系数大 于 １ ５时 ， ． 若
使 用进气 流量 代替排 气 流量 时 ， 差 不大 于 ３ ， 误 ％
可 以用进 气 流量代替 排气 流量 。此 时 当量 喷嘴 的 流 通特性 为
ｎ —柴 油机 转速 ， ｒ ｎ — ｒａ ； ／ｉ
— —
而在使用多个增压器 的相继增压系统 中， 增压器 和柴 油机 的 匹配 不再 直 观 ， 相 继 增 压 的 阶段 划 给
分 和各增 压器 的大 小选择 以及 相继 增压 系统 的优
柴油 机排 量 ， ｍ；
＇ —— 充量 系数 ； ７
ｕ ｆ 一
Ｐ 。。ｖ ｈ・ｎ ・ｂ
＾１ ＾ ｎｎｎ
配方 法 能够直 观地 了解在 匹配点 时柴油 机运 行特
（） ４
性 和增压 器大 小之 间 的关 系 ， 法 直 观 了解 柴 无
油机 和增 压器 在 柴 油机 整 个 转 速 内的 匹配 性 能 。
式 中 ： Ｇ—— 通 过压 气机 的质 量流量 率 ，ｇｓ ｋ／ ；
间 的平衡关 系 Ｊ 。 Ｇ ＝ Ｇ ＋Ｇ ｆ （ｒ）ｋ １ｋ 一１ 叼。 Ｔ／ ｏ× ７ （－ ／ ｃ ）ｃ ｔ・ ｔＴ
４ ６
（ ） ：
７ ｒ
・ ＂ｎ ］ 一＇） ｈ（ ｔ１ ａ ｒ ｉ
＜ １８ ． ３时 （ ６ １）
（０ １）
Ｉ 鲁１ｉ 、 １ （ｉ＝＋ ｃ ／ 南 ） 口 ｋ ＋
到表征两个压 比的比值 随柴油机转 速、 最高转速的压 比变化 的 ＭＡ Ｐ图。与某 型柴油机实验结果 的对 比表 明 ， 该模 型可以较准确地 预测两个 压比之间的关 系。模 型还 给出获得 同样的增压压 比时 ， 低速和高速之间 匹配 的 涡轮 当量面积 的关系 。
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。
车用柴油机涡轮增压器的匹配比较
关 键 词 ： 油机 ； 柴 涡轮 增 压 器 ； 配 匹
中 图分 类 ＂ ：Ｋ ２ ＊ ￣ Ｔ ４ １． ８
文 献标 识码 ： Ｂ
文 章编 号 ：６３ ３４ （ｏ ｏ — ０ ４ ０ １７ — １２ ｌ）５ ０ ４ — ３ ２ １
Ｓｔ ｙ ｏ Ｍ ａ ｃ ｎ ｆＤｉ ｓ ｌＥｎ ｉ ｕｄ ｎ ｔ ｈｉ ｇ ｏ ｅ ｅ ｇ ｎｅ Ｔｕｒ ｃ ｒ ｅ ｅ ｉ Ａｕ ｏ ｂｏ ｈａ ｇ ｒＵｓ ｄ ｎ ｔ ｍｏｔｖ ｓ ｉｅ
压 器 ， 转速 为 １０ ～ ６ ０／ ｎ时尤 为 明显 ． 在 ４ ０ １０ ｒ 力平 均下 降 约 １ｋ ａ ８ Ｐ 。进气 中冷 温度 下 降后 ， 气 密度 增加 ， 入 气缸 的空气 量增 空 进
加， 有利 于提 高柴 油机 的功 率
转 速 ／／ｆ ｒｉ ｎｎ
ｐ ｆ ｒ ｎ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅｓ ｏ ｅ ｅ ｎｇｎ ｓｐｏ ｒ ｔｒ ｅ， ｉｔ ｒ ｃ ｏｉ ｇ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ， ｉｔ ｒ ｏ ｌｎ ｅ ｓ ｒ ｅｒｏ ｍａ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｆｄｉｓ ｌｅ ｉｅ＇ ｗｅ ， ｏ ｑｕ ｎ ｅ － ｏ ｌｎ ｅ ｅ ａｕｒ ｎ ｅ －ｃ ｏｉ ｇ ｐｒ ｓｕ ｅ，ｆ ｌｃ ｓ ｕｅ ｏｎ ｕｍｐｉ ｎ ｔｏ ｒｔ ａｉ ｅｅ ｔｄｉ ｅ ｅ ｏ ａｉ ｇ ｓ ｅ ｄ ａ ｅ ｍ ｅ ｓ ｅ ｏ， ｔ ａ ｆ ｒ ｎｔｒ ｔｔｎ ｐ ｅ ｒ ａ ｕｒｄ．Ｔｈｅ ｃ ｍｐａ ａｉｅ ｅ ｕ ｔ ｆｔ ｅａｔｖ ｅ ｏ ａｎ ｅ ｐａａ ｏ ｒｔｖ ｒｓ ｌｓ ｏ ｈｅ ｒ ｌ ｉｅ ｐ ｒ ｒｍ ｃ ｒｍｅｔｒ ｆ ｉ ｏ ｔｄ ｆ ｅ ｓｏ ｍｐ ｒｅ
Ｓ ｈｉＬｕ
（ｉｎ ｄ ｎ ａ ｏｉｅＥ ｇｎ ｎ ｆｃｕｉｇＣ ． ｔ． Ｊａ ｇ ｏ ｇＧ ｓｌ ｎ ｉｅＭａ ｕａｔｒｎ ｏ，Ｌ ｄ，Ｙａ ｃ ｅ ｇ２ ４ ０ ｎ ｎ ｈ ｎ ２ ０ ３，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
涡轮增压器与柴油机匹配仿真研究
１ ． ２ 柴 油机 仿真 模 型
ｇ ｕ ａ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｉ ｔ ｓ ｖ ｅ ｒ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ．Ｔ ｈｅ ｉｎ ｆ ａ ｌ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｍａ ｄｅ ｂｙ ａ ｎａ ｌ ｏ ｇ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｉ ｔ ｓ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｍｅ ｅ ｔ ｓ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ．
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大 缩短 了开 发周 期 。
为载体 ， 柴 油机 基本 参 数 如表 １所 示 ， 开 发 目标 侧
重 于柴 油 机经 济 性 的 提 升 ， 要 求 在 整 个 柴 油 机 运 行 范 围 内功 率 、 扭 矩 不 降低 的前 提 下 ， 最 大 扭矩 点 的 比油 耗 降低 ５ ％。
表 １ 原 机 技 术 参 数
技 术 参 数
型 号
本研 究应 用 Ｇ Ｔ — Ｓ ｕ ｉ ｔ ｅ软 件 包 中 的 Ｇ Ｔ － Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ 模 块 来 模 拟柴 油 机 与增 压 器 的 匹 配 ， 这 款 软 件 能 在开 发 初 期 某 些 参 数 不 足 的情 况 下 （ 如 涡 轮
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。
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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。
这时，涡轮
增压器的设计是使发动机能在低于
中等转速以下时获得最大转矩，即
增压器与柴油机按最大转矩工况参
数匹配。
发动机在高转速时，为了
将增压压力和最高爆发压力及增压
器转速限制在允许的范围以内，把
发动机的部分排气或部分增压空气
通过一个放气阀排掉，而使其在高
负荷时的一段运行线近于水平线。
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
放气的方式目前主要有两种，
即①部分排气放人大气；②将部
分增压空气放人大气。
图示为一
带放气阀的涡轮增压器，实行的
是高工况放掉部分排气的方式。
为了控制部件远离高温，采用一
根较长的拉杆。
放气门的启闭由
增压压力自动控制。
这种带放气
阀的涡轮增压器，在车用发动机
中用得很普遍。
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
5.4.2.3 低工况进、排气旁通
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
5.4.2.4 变截面涡轮增压器
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
图5-22为一轴向变截面示意图，其截面的变化由一轴向平行移动板控制。
另一种变截面增压器是在涡轮进气零截面后加一可调喷嘴叶片，如图5-23所示，通过一舌形叶片的摆动来改变蜗壳的A/R值，使得发动机在低速时A/R值减小，从而提高涡轮转速，增加增压压力；在高速轴向变截面涡轮时，有较大的A/R 值，减小流通阻力，发动机背压较低，充量系数提高。
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
5.4.2.5 采用复合谐振增压系统
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
5.4.2.6 其他措施
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
5.4.3 增压柴油机瞬态特性性能分析
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
供气量比供油量的时间滞后，其原因是多方面的。
燃油入气缸燃烧后，气体能量增加，而涡轮得到的能量增加显然要滞后一些，因为在排气门开启之前气体的能量不可能影响涡轮；在排气门开启以后，由于排气管中气体的可压缩性，也得经过几个工作循环，排气管中的气体压力才能逐步上升，涡轮得到的能量才能不断增加。
另外，由于涡轮的功率比压气机的功率大而使涡轮增压器的转速增加，但涡轮增压器转子具有一定的转动惯量，要加速转子的旋转速度也需消耗一部分能量，这也是其瞬态响应滞后的另一个重要原因。
再者，增压器的旋转速度不断上升才能使增压压力不断提高，但由于进气管具有一定的容积，这就使增压压力只能逐步提高。
只有当增压压力提高后，才能增大进入气缸的供气量。
这些因素都将使供气量滞后。
当然，发动机响应快慢还与发动机运动件的转动惯量有关，若希望加速性能好，则希望发动机转动惯量尽可能小。
增压柴油机在突加速和突加负荷时，除出现空气量不足使燃烧不完全而带来一系列问题以外，其联合运行线的位置也与稳态不一样。
加速时，联合运行线在稳态运行线的右边；
加负荷时，联合运行线在稳态运行线的左边。
其差别的大小与加负荷或加速时的速度有关。
若按螺旋桨推进特性运行时，在突加速加负荷时的配合运行线会在稳态运行线的右边，这是由于转速增加是主要起作用的因素。
相反，突减速，或按螺旋桨特性运行时的突减速，都会引起运行线在稳态运行线的左边，在严重的情况下，就会进入喘振区。
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
5.4.3.2 冒烟限制器
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
5.4.4 改善增压柴油机瞬态特性的措施
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径
5.4 改善增压柴油机低工况及瞬态特性的途径。