发动机与涡轮增压器的匹配 PPT
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
增压器匹配
0,6
0,5
Pressure ratio = 1.71
0,4
0,3
1200 rpm
0,2
0,1
2,5
3
TC Simplified Model - Max. Torque
Turbine Discharge Coefficient = Aeffective/Ageom≅ 0.1413
Effective Area
5
TC Simplified Model - Basic Equations Turbine Efficiencies 涡轮机效率:
ηTTT =
T03 − T04 = T03 − T04 S
T04 1− T03 p04 1− p 03 T04 1− T03
κ −1 κ
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TC Simplified Model - Max. Torque
Load the model “ TC_simple_basic.bwf” and store it as “TC_simple_1200.bwf”
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TC Simplified Model - Max. Torque
1200rpm为 最大扭矩点
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TC Simplified Model - Max. Torque
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TC Simplified Model - Max. Torque
20
TC Simplified Model - Max. Torque
21
TC Simplified Model - Max. Torque
Mass flow = 0.2922kg/s Temperature = 297.7K p0= 0.09519Mpa => Corrected mass flow = 52.96kg*sqrt(K)/(s*MPa) Pressure ratio = 2.3
发动机废气涡轮增压ppt课件
复合式增压系统
将废气涡轮增压和机械增压 组合使用。
在大功率柴油机上 采用比较多，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。
只有提高发动机的平均有效压力才是最经济有效的方法，它可通过 减小过量空气系数øa，提高充气效率ŋv和增加进入气缸的充量密度ρk来 实现。
因此，增大进气密度 k ，即提高进入气缸空气的压力 k ， 降低进入气缸空气的温度Tk是提高平均有效压力pme最有效的 方法。提高进入气缸空气的压力和降低进入气缸空气的温度的 办法是采用增压和中冷技术。
油机的增压度受到爆燃燃烧的限制。柴油机的增压度受到燃烧最高爆 发压力的限制，通常以降低压缩比来补偿。
增压度小于1.9时，为低增压；在1.9~2.5范围内，为中增压；在 2.5~3.5范围内，为高增压；大于3.5时为超高增压。
目前，车用发动机的增压度不高，在0.1~0.6的范围内，大 部分为0.2~0.3，而船用大型低速四冲程柴油机的增压度可达 到3.0以上。这是因为车用发动机增压不仅要求功率增加，而 且还要在较大的转速和负荷范围内满足动力性、经济性、排放 与成本等多方面的要求，因此增压度一般不宜过高。
作业
1.发动机的增压方式有哪几种，与其他方式相比 涡轮增压的优点有哪些？
2.增压为什么能够提高发动机的功率？ 3.发动机废气能量是如何利用的？ 4.汽油机涡轮增压的主要技术措施有哪些？
增压：利用增压器将空气或可燃混合气进行压缩，再送入发动机气 缸的过程。
增压后，每循环进入气缸内的新鲜充量密度增大，使实际充气量增 加, 提高发动机功率和改善经济性。
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
04-09 涡轮增压器与内燃机的匹配 卢炽华发动机原理A,武汉理工大学,汽车学院
涡轮增压器与内燃机的匹配
汽油机的增压技术 1. 爆燃控制 降低压缩比、推迟点火时刻、进气中冷、缸内直喷 等技术
2. 热负荷
采用涡轮前放气的调节方案，来抑制发动机高速高 负荷时增压压力的过度增长 3. 增压器 增压器体积要小、耐高温性能要好、转动惯量要小， 同时效率也要保证在一定的范围内，还要求有增压 调节装置
涡轮增压器与内燃机的匹配
武汉理工大学 汽车工程学院
卢炽华
涡轮增压器与内燃机的匹配
学习内容 联合运行特性 涡轮增压器的匹配 内燃机的增压改造 汽油机的增压技术
涡轮增压器与内燃机的匹配
内燃机与涡轮增压器只通过内燃机的进排气流动相互联系。 内燃机的工作特性参数是转速和负荷，不同转速和负荷下排
气的流量和温度不同，即排气的能量不同，通过增压器转换
涡轮增压器与内燃机的匹配
联合运行线
1—
nmin
2—nmaxLeabharlann 3—外特性5—喘振边界
6—最高转速线 7—最高排温线 8—最低效率线
涡轮增压器与内燃机的匹配
涡轮增压器的匹配
1. 2. 流量范围的选择 通常是指从喘振线至某一效率等值线或堵塞线所包括的区域 联合运行线的调整 调整涡轮增压器的某些结构参数，如增大涡轮喷嘴环出口截面积，将发 动机的联合运行线向右移动，使其离开喘振线而进入正常的工作区域 3. 喘振线位置的调整 采用改变叶片扩压器喉口面积的办法来控制喘振线的左右移动。还可以 通过改变涡轮喷嘴环的出口流通面积、改变运行线的方法适应压气机的 特性曲线 4. 压气机堵塞的控制 适当增大叶片扩压器喉口面积和叶轮喉口面积，可以提高压气机的堵塞 流量 5. 涡轮增压器超速和增压压力的调整 采用增大涡轮喷嘴面积的方法，减小涡轮前的排气能量，可克服增压器 的超速问题
某款发动机涡轮增压器选型与匹配
- 55 -工 业 技 术０ 引言涡轮增压器技术是提高发动机效率、降低燃油消耗、减少废气排放的有效手段。
增压发动机在减小排量的情况下通过提升进气压力能够使相同排量的发动机动力性能提升，同时增压发动机的燃油经济性与自然吸气的发动机相比有所提升。
根据整车车型动力性、经济性的目标要求，该文设计开发了节能高效的涡轮增压发动机。
１ 发动机匹配目标的确定影响增压发动机性能的设计开发内容包括控制系统的标定、进气歧管总成及排气歧管总成的走向、整车进气系统压降和排气系统背压等，但是涡轮增压器的匹配是否优良是最为关键的[1]。
涡轮增压器的匹配结果直接影响燃油经济性和发动机的动力性能（功率、扭矩）。
增压器的匹配内容主要包括方案匹配和性能匹配。
１．１ 发动机设计目标１．１．１ 发动机设计目标参数确定根据整车目标的确定，要求发动机有很好的低速扭矩和中速中负荷的燃油经济性[2]。
具体设计开发的技术目标参数见表1。
１．１．２ 确定压缩比该款发动机为汽油发动机，发动机和涡轮增压器匹配的关键主要避免爆震的产生，所以要控制好发动机排气温度、进气压力、增压器转速范围。
由于增压后排温易升高，所以增压发动机的压缩比要比自然吸气发动机的低，保证燃烧稳定性。
通过对比研究最后确定为压缩比为9∶1。
１．１．３ 确定中冷技术由于增加发动机提升了进气的压力，导致进气温度的升高，为了保证燃烧的稳定性，必须采用冷却系统将进气温度降下来，同时对发动机的动力性、经济性均有提高，经过研究确定采用空对空中冷器冷却增压后的空气温度。
１．１．４ 确定涡轮机的叶片大小涡轮机的大小直接影响了整车的使用性能，影响发动机随油门提升扭矩的 响应速度，由于小涡轮质量轻，低速响应性较好，但这可能要损失高速段的动力性。
通过对于匹配目标的研究确定选择小涡轮增压器进行匹配。
２ 涡轮增压器匹配方案确定２．１ 涡轮增压器匹配方案选择为了保证涡轮增压器匹配的合理性，确定了3款涡轮增压器进行匹配选择，并统一进行编号，具体方案见表2。
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）。
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。
强悍的根源!涡轮增压与机械增压简介-幻灯片共27页PPT
『机械增压器结构图』
机械增压的优点
机械增压的优点：除了在低转速便可获 得增压外，增压的动力输出也与曲轴转 速成一定的比例，即机械增压发动机的 油门反应随着转速的提高，动力输出随 之增强，因此机械增压发动机的操作感 觉与自然吸气极为相似，却能拥有较大 的马力与扭力。缺点在于始终是损耗了 发动机本身的动力，在高转时效率没有 Turbo高等。
总结
在如今的轿车市场上越来越多的车型以 涡轮或者机械增压技术来提高车辆的性 能，随着排放标准的越来越严格，汽车 制造商不仅要满足环保要求，同时又要 满足客户的需求，保证足够的驾驶乐趣。 增压器技术正好能满足降低排放并提高 燃油经济性，同时又不会以失去驾驶乐 趣为代价。
总结
最后要说的是，无论那种增压方式，增压后的 空气都要送到中冷器（intercooler）去降温（增 压等于对空气做功，气压增加到1bar的时候温 度会升到80度左右，温度上升后空气体积会增 加，同体积时进入燃烧室的空气质量减少，对 增压不利，所以要用中冷器进行冷却），过高 的气压会在泄压阀（Blow-off Wastegate）放掉， 所以有时我们可以听到涡轮增压车子上有“吱 吱”的泄气声，增压后的空气最终再送入燃烧 室。
涡轮发动机的代表车型
『一汽大 众迈腾装 备的是 2.0TSI发 动机』
涡轮发动机的代表车型
『斯巴鲁 翼豹配备 的是水平 对置2.5T 发动机』
涡轮发动机的代表车型
『宝马 750Li配备
的是V8 Twin
Turbo发 动机』
『宝马7系上使用的并联涡轮增压 器』
涡轮增压器的A/R值
A/R值在改装市场的涡轮增压器销售册上 常有标明，用以表达涡轮的特性，A是 Area（面积）的意思，指的是叶片涡轮 接受废气的侧入口最窄处的横截面积，R 是Radius（半径），指的是A（横截面积） 的中心点与涡轮本体中心点的距离，面 积与两中心点距离的比值，就是A/R值。
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。
涡轮增压缸内直喷发动机TSI优秀课件
12、扭矩/功率曲线 13、技术数据
活动二 奥迪1.4L TFSI发动机机械结构
一、气缸体
二、曲轴与活塞
2、链轮 3、活塞 4、连杆
三、曲轴箱通风系统
1、油气分离器
在窜气进入燃烧循环之前， 夹带其中的机油必须被排走。 这个排离过程在油气分离器 中进行。油气分离器是用螺 栓固定在正时护罩上的一个 模块，气体流过时如同走入 迷宫。在这个过程中，较重 的机油油滴沉淀到管壁上并 在机油回流管中聚集。其工 作过程如图所示。
发动机转速降低时，其需要较少的机油，在机 油循环系统中的压力增加。调节环被移开，按压调 节弹簧。调节环的旋转降低了泵腔的容积。这样就 降低了机油输送率。如图2所示。
图1
图2
图1 图2
活动四 奥迪1.4L TFSI 发动机的冷却系统
奥迪1.4L TFSI 发动机采用双循环冷却系统，如 图所示。
因此，发动机配备两套独立的冷却循环管路： 一套循环管路负责冷却废气涡轮增压器和增压空气； 另一套循环管路负责冷却发动机的主冷却管路。
项目一 涡轮增压发动机缸内直喷发动机（TSI） 活动一 TSI概述
一、TSI的概念 TFSI是Turbo Fuel Stratified Injection的缩写，
T就是Turbo，即涡轮增压； F指燃油； S指分层； I代表直喷。
直喷发动机的一个好处在于隔绝了已燃混合气向 气缸壁和气缸盖的散热，从而降低了发动机的热损 耗。从表面来看，TSI发动机与TFSI相比减少了一 个字母“F”，但名字的改变没有令其本质发生变化， 加入增压器后与普通直喷技术相比，TSI发动机拥 有更小的体积和更出色的动力表现和节油优势。
涡轮增压缸内直喷发动机TSI
目录
一 涡轮增压缸内直喷发动机（TSI） 二 双离合器变速箱（DSG） 三 汽车电子稳定程序（ESP） 四 自适应巡航控制系统（ACC） 五 自动泊车辅助系统（PLA） 六 夜视辅助系统 七 陶瓷制动器及机电式驻车制动器 八 轮胎压力监控系统（TPMS） 九 奥迪远光灯辅助及可变照明距离控制系统