JMC_涡轮增压器的选择及其试验

《JMC_涡轮增压器的选择及其试验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、涡轮增压器的选择BOOST软件在涡轮增压器选型中的应用汪恩波（江铃汽车股份有限公司产品开发中心江西南昌市迎宾北大道509号）摘要:某型号柴油机的热力学计算模型,应用AVLBOOST软件,对柴油机进行增压器选型和匹配分析。关键词:柴油机，排放，增压器、气门升程，增压压力1、概述本文主要针对某一机型柴油机在早期性能开发过程进行涡轮增压器的选择以满足发动机油耗率和性能的要求。我们希望能通过对涡轮增压器的选择准确能够对发动机的后续开发有帮助。2．涡轮增压器匹配所需考虑的问题选择涡轮增压器的重点是着重研究增压器与内燃机方案

2、上的匹配和内部工作的匹配两方面。方案上的匹配主要考虑：①是采用脉冲还是等压涡轮增压；②增压空气冷却还是不冷却；③采用小涡轮还是大涡轮；④与汽油机还是与柴油机匹配。内部工作匹配主要研究：①压气机特性与内燃机耗气特性的匹配；②涡轮特性与内燃机特性的匹配；③涡轮与压气机的匹配功率点；④内燃机与整个增压器的匹配。内燃机的所有气缸或者是单排气缸（对V型内燃机）排出的废气汇流到一根总的排气管中。该排气总管的容积足够大，以致实际上在排气管中不会出现压力的波动。这种排气管与等压涡轮的增压器相联就构成等压涡轮增压的内燃机。这种增压

3、方式的优点是气缸数的多少与支管的连接方式就没有关系。排气管结构简单，制造与备件供应容易；供给涡轮的废气能量是均匀的，不会出现排气干扰与空程。但存在着排气突然膨胀的能量损失，特别是在部分负荷和加速时从气缸中排出的废气产生较大的压力降。内燃机耗气特性或流通特性是表示单位时间内通过内燃机的空气流量与内燃机转速和气体增压压力之间的关系。进气压力增加，流量增加；进气阻力增加，流量减小；流量随转速增高而增大。内燃机耗气特性可通过试验或电算得到。压气机匹配的基本要求：①压气机特性与内燃机耗气特性匹配的基本要求是：压气机的最小流

4、量（喘振线流量）应大于内燃机外特性最小流量的10%~15%，以避免进气脉动和瞬态工作时出现喘振；压气机的堵塞流量应大于内燃机外特性最大流量。②内燃机外特性工况的流量应穿过压气机最大绝热效率圈。③在有多种增压器型号中压气机的绝热效率应选用较高者。④在同样的工作流量范围及压比下，压气机的高绝热效率圈应该高且范围大。58⑤在不同的压气机绝热效率时，不同的压气机转速所占的流量范围应大。⑥在相同的流量及压比下，压气机叶轮直径宜小（特别是对车用增压内燃机）。当然，上面各要求是从技术角度考虑的，还要考虑到增压器的质量、成本、供

5、应、服务等情况以及某些特殊要求。针对以上各点，可以按相同的坐标与坐标比例将压气机特性线和内燃机耗气线用透明纸叠在一起就可初步对它们的匹配做出正确的判断。3使用AVLBOOST进行涡轮增压器的选型3.1发动机基本参数表1发动机的基本参数图1发动机的BOOST模型型号型式直列、水冷、四冲程直缸数×缸径×冲程(mm)喷式压缩比17.2：1点火顺序1-3–4-2标定工况比油耗(g/kW·h)≤230曲轴旋转方向(从飞轮端看)逆时针冷却方式强制水冷润滑方式压力飞溅复合式3.2涡轮机的选型涡轮应具有合适的通流能力，并在内燃机

6、运行范围内具有较高的效率。实践证明涡轮流通能力的大小对匹配性能是十分敏感的。内燃机与涡轮机匹配良好主要看涡轮流通能力的选择是否合适。其方法是在涡轮通流特性线上标上内燃机的工作特性线，如果内燃机工作线偏离该型号涡轮的流通特性线，就应该选择大型号或较小型号的涡轮，如果内燃机和涡轮机流通特性相差不大，也可变换涡轮喷嘴环面积来改变涡轮的流通能力，以便达到良好的匹配。在BOOST中进行增压器的选择时，首先选择的是增压器的涡轮机。将BOOST模型中的涡轮增压器的计算模式设为简单模式下的确定增压比下的涡轮设计模式。通常带有放气

7、阀的涡轮增压器在最大扭矩点左右开始放气，所以我们通常将满负荷最大扭矩点作为我们选择涡轮增压器涡轮机的计算点。这是因为将增压器与柴油机的配合点选在柴油机的最大扭矩点，能够获得足够高的增压压力，良好的低速转矩特性和加速性。在最大扭矩点的涡轮机的通流系数初步设定为0.12，根据设计要求在2000±100rpm下能够得到最大的扭矩285Nm和开发要求来确定最大扭矩点时的增压压力。具体过程可参考文献〔1〕，通过公式换算得到在最大扭矩点所需的增压比为1.96。首先将计算模式设为简化模式下确定增压比的涡轮设计模式；初步估计涡轮

8、机在最大扭矩点时的通流系数为0.12；增压器的总效率为0.50；压气机的效率为0.77；机械效率为0.98；增压比为1.96；经过BOOST计算得到的各测点的数据如图5-1所示图2最大扭矩点2000rpm时各测点的数据在计算中选用了为Garret公司的增压器，在涡轮机的特性图上的转速为校正转速和校正流量Nphy−1N=[min]（1-9）corrT3tTrefT3tT