渦輪增壓器與發(fā)動機匹配介紹

1、2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司1渦輪增壓器渦輪增壓器與發(fā)動機匹配介紹與發(fā)動機匹配介紹2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司21.概述所謂柴油機與增壓器匹配，嚴(yán)格說應(yīng)是柴油機和增壓系統(tǒng)（包括與增壓有關(guān)的零部件）的匹配。即柴油機和增壓器的空氣壓力、流量等參數(shù)合理匹配，使柴油機的性能指標(biāo)（油耗率、排氣溫度、排放物等）達到最優(yōu)，工作可靠 。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司3增壓匹配的內(nèi)容包括以下方面：壓氣機、燃氣渦輪、排氣管、進氣管、中冷器、空濾器、消聲器、進排氣凸輪軸型面、配氣相位、運轉(zhuǎn)參數(shù)（工況）、環(huán)境參數(shù)（氣溫氣壓）。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司4這種匹配

2、如果搞的不好 ，將引起以下后果：油耗率高、排氣溫度高、煙大、排放物多；增壓器喘振、渦輪葉片斷裂等。例190系列柴油機研制中迂到以下問題：不增壓820馬力，增壓后700馬力，經(jīng)在匹配上改進，由700馬力 900馬力 1100馬力 1400馬力。由無葉 有葉 減小fc 加長噴嘴環(huán)葉片 調(diào)fc8v四脈沖比雙脈沖油耗率高5g/kWh，排氣溫度高30，功率低130kW雙脈渦輪斷葉片（70h左右）2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司52022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司62022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司7（4）合適的壓比，足夠的流量，高的效率）合適的壓比，足夠的流量，高的效率壓比：考

3、慮流量、爆壓、排放等因素。根據(jù)經(jīng)驗選?。桓鶕?jù)和pe的對應(yīng)關(guān)系根據(jù)計算：（己知流量）流量：根據(jù)經(jīng)驗，一般5-5.5kg/psh，低于4.8kg/psh排溫太高，統(tǒng)計幾種機型為5.32-5.8kg/psh根據(jù)計算：（己知壓比）目前在匹配時有兩種作法：低壓比大流量，用在對排放、爆壓、排溫要求高，體積、加速性要求不太高情況。高壓比小流量，用在對排放、爆壓、排溫要求不太高，體積、加速性要求高情況。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司8（5）從進排氣壓力穩(wěn)態(tài)參數(shù)分析掃氣效果衡量，看進排氣壓力曲線交叉點位置。如圖（4） 圖（4）交叉點在50%額定負荷以下為宜2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司9

4、（6）從瞬態(tài)參數(shù)分析，）從瞬態(tài)參數(shù)分析，掃氣期間不倒灌、氣缸壓力大于排氣管壓力而小于進氣管壓力，進氣壓力不波動為宜。如圖（5）圖（5）進氣壓力波動不大于5%，排氣管壓力上升、下降要快，下降后無反射波2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司103、各因素對增壓匹配的影響及調(diào)整方法、各因素對增壓匹配的影響及調(diào)整方法柴油機和壓氣機柴油機和壓氣機柴油機對壓氣機的要求：壓氣機效率要高，因為壓氣機效率高，在一定壓比下，空氣流量大，壓氣機后氣溫低不同用途的柴油機要求壓氣機效率曲線形狀不同。按負荷特性、推進特性工作的柴油機，希望效率曲線園圈在縱斜方向長一些，而對于按外特性工作的柴油機，則希望效率曲線園圈在橫

5、斜方向長一些，高效區(qū)要寬廣。匹配時使最大扭矩點落在高效區(qū)。如圖（6）所示。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司11有一定的喘振裕度2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司12調(diào)整如柴油機耗氣曲線在高效區(qū)右邊，如圖（7）說明增壓器流量小，將使柴油機排氣溫度升高。此時可采取三方面措施：選大一號增壓器；加大壓氣機流通部分尺寸，如加大進口直徑、或加大葉輪寬度；如是葉片擴壓器，則應(yīng)減小擴壓器流通截面積或減小無葉擴壓器寬度。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司13如柴油機耗氣曲線在高效區(qū)左邊，如圖（8）。說明增壓器流量大，將易發(fā)生壓氣機喘振。此時可采取三方面措施：選小一號增壓器；波小壓氣機流

6、通部分尺寸，如減小進口直徑、或減小葉輪寬度；如是葉片擴壓器，則應(yīng)擴大擴壓器流通截面積或加大無葉擴壓器寬度。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司14如柴油機最大功率工況壓比小、或流量小，此時易造成柴油機性能不好。此時應(yīng)分別對待：如流量、壓比同時低，應(yīng)同時加大壓氣機進口直徑和葉輪外徑尺寸。如流量可以、壓比低，應(yīng)加大壓氣機葉輪外徑尺寸。如流量低、壓比可以，應(yīng)加大壓氣機進口直徑。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司15（2）柴油機和燃氣渦輪）柴油機和燃氣渦輪柴油機對燃氣渦輪的要求：柴油機運行范圍應(yīng)在渦輪高效區(qū)。對徑流式增壓器這個問題不大。一般可滿足要求。如圖（9） 圖（9）渦輪有足夠的流通

7、能力，即合適的噴咀環(huán)面積或渦殼流通面轉(zhuǎn)及和壓氣機的能量平衡。即渦輪提供的功率不能太大，以致使壓氣機超速和流量過大，易造成喘振；也不能提供能量過小，以致使壓氣機流量不足，滿足不了要求。調(diào)整如壓氣機壓力偏低，流量偏小，而增壓器轉(zhuǎn)速未達到要求，可將噴咀環(huán)面積調(diào)小，提高增壓器轉(zhuǎn)速如如壓氣機壓力偏低，流量偏小，而增壓器轉(zhuǎn)速己達到要求，可調(diào)壓氣機來達到要求2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司16（3）柴油機和排氣管）柴油機和排氣管對脈沖增壓，一根好的排氣管，既能使脈沖能量利用率高，又能使增壓器效率高，柴油機掃氣效果好，所以是增壓匹配的重要內(nèi)容。對排氣管的要求如下：要有合理的分枝要有合理的分枝：根據(jù)缸

8、數(shù)不同，脈沖增壓有雙脈沖、三脈沖、四脈沖之分。分枝時要避免部分進氣和壓力波互相干擾。6缸、12缸柴油機采用三脈沖最好，此時壓力波間隔240A，和排氣持續(xù)角相同，既無部分進氣現(xiàn)象，又無壓力波互相干擾現(xiàn)象，既保證脈沖波效率高，掃氣效果好，又無葉輪斷裂之憂。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司17對四、八、十六缸柴油機往往采用雙脈沖，此時壓力波間隔360A，甚大于排氣持續(xù)角，脈沖波幅度人大，無互相干擾現(xiàn)象，有利于掃氣。但由于有部分進氣現(xiàn)象，渦輪效率低，壓比越高，影響越大。而且還有葉片受沖擊力大、易造成葉片斷裂之害。壓比大于2.5者一般不予采用。對四、八、十六缸柴油機有時采用四脈沖，此時壓力波間

9、隔180A，甚小于排氣持續(xù)角，脈沖波幅度引小，有互相干擾現(xiàn)象，造成排氣倒灌，不利于掃氣。為防止倒灌，盡量減小氣門重迭角，這又導(dǎo)致排溫高、油耗高。但由于無部分進氣現(xiàn)象，葉片受沖擊力小，工作可靠。濟柴8V柴油機比12V柴油機油耗高、排溫高就是這個原因。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司182022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司19（4）柴油機和進氣管：）柴油機和進氣管：柴油機進氣管也是匹配的重要部件。對其要求如下：如進氣管內(nèi)壓力波動，將使喘振線右移，易發(fā)生喘振現(xiàn)象。所以要求其容積盡量大，以使其壓力波動小，一般不大于5%，流速在30-40m/s為宜。（5）柴油機和進排氣凸輪：）柴油機和進

10、排氣凸輪：這里有三方面因素：凸輪型面、時間截面、配氣相位。凸輪型面凸輪型面：排氣門一打開，希望壓力波很快建立，而且節(jié)流損失小，壓力波能量大，然后很快下降，使泵氣功減小。開啟速度提高一倍，排氣能量利用率提高10%。這就要求排氣凸輪開關(guān)速度快。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司20時間截面和配氣相位時間截面和配氣相位：進排氣時間截面大，氣門重迭角大，使進氣充分、排氣干凈，掃氣效果好，不易發(fā)生喘振。濟柴101柴油機試制中，為降低排溫，曾加大壓氣機型號，結(jié)果發(fā)生增壓器喘振，為此改進了凸輪型面，加大時間截面，使喘振得以解決。190系列柴油機凸輪軸有避碰孤，就是為了既有大的時間截面和氣門重迭角，又

11、要使活塞頂氣閥坑盡量淺，以防影響燃燒。天然氣發(fā)動機為什么外混式用小氣門重迭角，內(nèi)混時用大氣門重迭角。8V柴油機為什么用小氣門重迭角。12V柴油機為什么用大氣門重迭角。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司21（6）柴油機和中冷器、空濾器、進排氣道：）柴油機和中冷器、空濾器、進排氣道：這些都與增壓區(qū)匹配有關(guān)，影響增壓器喘振。這放在喘振部分介紹。另外，燃油供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)也與增壓區(qū)匹配有重要關(guān)系。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司225.增壓器喘振及分析2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司232022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司242022-3-22壽

12、光市康躍增壓器有限公司25中冷器中冷器中冷器從兩個方面影響喘振。一是中冷器通流面積小，或污堵，阻力大，使柴油機流量減少，向喘振線移動，易引起喘振。二是中冷效果差，空氣溫度高、密度小、使柴油機流量減少，向喘振線移動，易引起喘振。見圖（15）所以冷卻效率高的中冷器，不僅對提高功率、降低排放和排溫有重要作用，而且對減小喘振也有重要作用。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司26柴油機進排氣道柴油機進排氣道柴油機進排氣道對喘振的影響和中冷器道理相同，氣道污堵，柴油機通過空氣流量減少，氣耗線向左移動，易引起喘振。見圖（15）所以除設(shè)計時進排氣道有足夠流通面積，定期清理氣道很重要。凸輪時截值和配氣相位凸輪時截值和配氣相位凸輪開啟時間截面不足，氣門間隙過大，配氣相位變化，均使柴油機通過空氣流量減少，氣耗線向左移動，易引起喘振。見圖（15）。所以經(jīng)常檢查與調(diào)整氣門定時十分必要。不僅對提高功率、降低排放和排溫有重要作用，而且對減小喘振也有重要作用。2022-3-22壽光市康躍增壓器有限公司27工況及環(huán)境工況及環(huán)境柴油機突然降速降負荷，而增壓器由于慣性仍繼續(xù)供給大的空氣流量，柴油機所需空氣量減少，跑到喘振線上，引起短時間喘振。大氣溫度升高，空氣密