增压器与内燃机的匹配

增压器与内燃机的匹配第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五增压器与内燃机的匹配

——应用研究增压器的初选联合运行线的调节Zinner图热负荷机械负荷第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五匹配对象优化增压器和发动机的联合工作性能选择压气机，以提供燃烧所需的适量空气，并满足：在低速、额定转速和最大转矩位置有不错的效率高海拔裕量合适的喘振边界选择涡轮机，以驱动压气机，并满足：无废气放气阀时兼顾低速高功率要求和最大气缸爆发压带废气放气阀时在尽可能低的排气背压下，优化发动机的低速功率。第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五匹配工作的组织最佳压气机最佳涡轮机满足高海拔要求满足机械强度要求满足整机密封性要求性能开发目标发动机规格发动机测试数据构造数据压气机特性曲线涡轮机特性曲线满足客户需求的产品第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五几个阶段1.初选（压气机）来自市场的开发目标获得充分的发动机和增压器信息；确定从技术层面上考虑的候选增压器2.计算联合运行线仿真分析增压器和发动机匹配的外特性3.实验调整满足排放法规条件下:低速动力性；燃油经济性；整车匹配：加减速响应特性可靠性；定型产品认证；生产一致性认证；技术开发层面产品开发层面第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五主要步骤搜集客户数据计算发动机所需的空气量Step1Step2按压气机条件修正流量Step3在压气机特性图上标出数据点Step3基于功率平衡计算所需的涡轮Step4在涡轮机特性图上标出数据点Step4验证系统的机械强度Step5开始选择压气机选择涡轮机机械强度校核第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五匹配方法概览传统方法手工绘制特性图手工查找简单计算信函传送新方法计算机生成特性曲线图计算机自动查找数据库在计算平台上进行计算通过email或WWW传送数据第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期五匹配方法第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期五Step2-3,计算方法

(选择压气机)第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期五计算步骤根据增压度要求，计算目标平均有效压力peλ＝Ne/Ne0；pe=120Ne/(iVhn)选取千瓦时空气消耗量gk及k，计算gk/kgk

＝Gk/Ne*3600(kg/kw.h)四冲程：5.85-7.5其中水冷：5.86-6.8,ge高和大时取大值，n大取小值根据pe和gk/k，查图得到pk/p0由发动机参数计算容积流量iVhnk选定工况点一般用最常用工况点，如发动机70%和100%额定转速最大负荷点第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期五查图得到Gk在压气机特性曲线上标出点（Gk，pk/p0)依据Gk＝10~30%Gk，选用最合适的增压器第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五计算公式的推导：

1)建立增压后标定点空气量Gk和压比pk/p0间的关系 0.9（气门叠开角0-30CA）

1.0（…………50-70CA）

1.1（………100-140CA）k表征4冲程柴油机每分钟容积流量的参数常数？第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五（续）？第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五2)为方便使用把iVhnk、pk/p0和Gk间的关系做成图第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五3)建立压比pk/p0和平均有效压力pe间的关系gk/k是建立强化程度和外在性能的桥梁常数第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五4)为方便使用把pe、pk/p0和gk/k间的关系做成图第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五对3个关键点的检查依据Gk＝10~30%Gk，选用最合适的增压器第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期五求解联合运行线

（Step4:选择涡轮机及优化整机性能）第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期五联合运行线反映了匹配运行时的综合情况，可用来判断匹配是否合适外特性第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期五联合运行线计算过程概览平衡条件功率平衡Nk=NT流量平衡GT=Gk+Gf转速平衡nT

＝nk计算方法－简单迭代在压气机特性曲线上任取一点，得到Gk和pk根据平衡条件和发动机流通特性曲线等条件计算出新的平衡点（Gk’，pk’）迭代计算直到这一点平衡选取新的点重复上述步骤选5-6点得出一条联合运行线……第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期五求解平衡运行线一、平衡条件1.功率平衡Nk=NT2.流量平衡3.转速平衡

nT=nk第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五二、求解步骤确定已知条件大气条件p0,T0;中冷器效率c；(中冷器冷却水的平均温度Tw，中冷器压力损失△p；)涡轮喷嘴环出口面积F；涡轮出口平均直径D；发动机参数。初选增压器，得到压气机特性和涡轮特性在压气机特性曲线上按增压器标定转速任取一点A，得到Gnp，pk/p0,nnp,k，求得Y求TkTk＝T0(Y＋1)(求中冷后的温度Tk’和压力pk’)Pk/p0GnpA第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五(求冷却后的折合流量)在涡轮机侧：根据流量平衡，可以由Gk计算出GT，然后根据经验数据选取初始TT，可由上式计算出p0’/pT设排气背压p0’＝p0,得T＝pT/p0由T和nT（nnp）在涡轮流通特性图上得到T第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五核算GT是否一致，若不一致，重选TT，直到GT一致从涡轮特性曲线上得到T按前面公式求得X检验功率是否平衡？在另一个nnp线上取点B，重复3-14步（柴油机转速不变）；重复15,得到C，D，E，……，连接这些点就得到了柴油机在某转速下的平衡运行线。选另一个转速，即可得其它平衡线Tu/c0第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五增压器的调整与性能优化第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五工况范围和效率的不匹配现象第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五实验调整方法整体不匹配时，更换增压器（叶轮）需小范围调整时，可调整扩压器、喷嘴环及发动机参数如进排气过程第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期五根据压气机叶轮参数可估算新的空气流量第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期五1.压气机导流环的影响第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期五压气机叶轮参数的影响压气机叶片出口角度第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期五扩压器参数的影响有/无叶片时的变化第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期五扩压器参数的影响扩压器叶片入口角度1－2,入口角度减小，特性曲线绕原点向左侧转动扩压器叶片高度1－2,叶片高度减小，特性曲线大致平行向左移动第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期五喷嘴环参数的影响改变喷嘴环截面积不会影响压气机特性曲线面积减小将增大排气能量，同时增大排气阻力。因为功率平衡，压气机的增压压力将增大，从而使联合运行线左移。减小喷嘴环截面积是提高效率和增压压力的最有效方法。喷嘴环出口截面积第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期五综合实验，Zinner图排温过高怎么办？增压压力不足怎么办？喷射定时改变时，增压压力会如何改变？流密变压第三十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期五高压EGR（柴油机）第三十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期五低压EGR（柴油机）第三十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期五Step5,机械