柴油机涡轮增压器的匹配设计.pdf

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1、何江叫：柴油机涡轮增压器的匹配设计柴油机涡轮增压器的匹配设计何江叫(江淮汽车股份有限公司)[摘要]涡轮增压器对发动机的动力性、经济性以及排放有着极为重要的影响。它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。增压技术越来越多的应用到发动机上。因此增压器的匹配设计是发动机设计的重要环节，通过对柴油发动机技术参数的分析，选出最佳匹配的增压器，以达到其动力性、经济性。[关键词]压气机增压器增压比喘振匹配Abst鞠ct：Turbochargerhasex吮melyimport锄tiIlnuenceontIIeenginep

2、e南咖肌ce，fuelecono—myandemissions．Itcanincre鹊eenginepower锄dtorquewitlloutanyincreaseinen舀nedisplace—menLThetechnologyofsupercha唱eisusedmoreandmore诵delyonenginedesigning．Thereforeturbo—chaq驴rmatch—desigrIingisanimponantpanof山een百nedesigning．Inordertoachieveitspowerpe卜fo

3、硼aIlceandeconomy，wecanselectthebestmatchingofturbocha唱erthrougIltheaIlalysisoftlledieselenginetechnicalpm狮eters．Keywords：CompressorTu‰chargerCompressionRatioSurgeMatch内燃机增压技术萌生于19世纪末，在20世纪初得到初步应用和发展。随着材料科学及制造技术的进步，柴油机的涡轮增压技术在20世纪中叶开始大规模应用，并逐步推广到汽油机。目前半数以上的车用柴油机以及相当比例

4、的高性能汽油机均采用了增压技术。一般而言，增压后的功率可以提高40％一60％。发动机的平均有效压力最高可达到3MPa，发动机的燃油经济性也有所提高，增压已经成为发动机强化最有效的手段之一。1增压器的功用、分类增压的目的是将预先压缩后的空气供入气缸，增加进气质量，相应地增加循环供油量，从而可以增加发动机功率。增压的基本类型分涡轮增压、机械增压两种，对应的增压器分别为涡轮增压器、机械增压器。1)涡轮增压器：由涡轮机和压气机构成。将发动机排出的废气引入涡轮机，利用废气的能量推动涡轮机叶轮旋转，并带动与其同轴安装的压气机叶轮工作，新鲜空

5、气在压气机内增压后进入气缸。涡轮增压的最大优点是燃油经济性好，并可大幅度降低有害气体的排放和噪声水平，增加输出功率。缺点是低速时排气能量低，增压效果差，低速加速性能较差。2)机械增压器：发动机输出轴直接驱动机械增压装置，实现对进气的压缩。机械增压能有效提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压效果更好。由于机械增压器与发动机直接机械联系，因此，其变工况的瞬态响应性好，加速性好，尤其是低速时加速性好。但发动机驱动机械增压器要消耗输出功率，因此发动机的燃油经济性较差。一般适用于小型汽油机或与涡轮增压器复合使用。2涡轮增压器与发动机的

6、匹配设计内燃机与涡轮增压器之间没有机械联系，只有气动联系，即只通过内燃机的进排气流动将二者联系起来。内燃机的工作特性参数是用转速和负荷来2内燃机与配件2015年第5期表示的，不同的转速和负荷下排气的流量和温度不同，即排气能量不同，通过增压器转换后，反过来影响迸气状态，进而又影响发动机性能及排气状态，在稳定工况下达到一种平衡。内燃机的转速范围是从最低稳定转速到标定转速，甚至更高。其负荷变化可以从零到满负荷，要使增压内燃机有良好的性能，就必须使涡轮与压气机的联合运行工作特性在宽广的范围内与内燃机有良好的配合，彼此适应，这就是所谓的涡

7、轮增压器与发动机的“匹配”。2．1匹配的关键参数2．1．1匹配的关键参数1)A／R值蜗壳管道每一处的截面积(A)，和该处与中心所成的半径(R)，必须保持恒定，其比值便是A／R值。它是描述压气机室和涡流室的型态比例，见图2一l。由此可见，以压气机室来说，A／R就描述了压缩空气在蜗壳内‘扩张’的情形，A大R小，就表示蜗壳绕的短，管径扩张的快，所以A／R值大的压气机，吸人的空气在相对较短的管道内就被‘甩’出来，加上管道截面积相对较大，也表示高流量的倾向，因此A／R大的压气机就适于高流量的用途，如高转大功率的发动机，但中低转速的反应较差

8、。反过来说，A／R较小的，就表示蜗壳绕的长，扩张的慢，这就变成压力较容易蓄积，在低流量时就能产出大压力，适于中低转速实用性的发动机。2)叶轮直径增压器的涡流室和压气机室内各有一个叶轮，在废气的驱动下，涡流室叶轮带动压气机叶轮旋转，进而对空气进行压缩。叶轮的直径是