国产涡轮增压器的选用与匹配

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）。

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。

汽车涡轮增压使用分析一、什么是涡轮增压？首先我们来弄明白什么是涡轮增压。

涡轮增压的英文名字为Turbo，一般来说，如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机了。

相信大家都在路上看过不少这样的车型，譬如奥迪A6的1.8T，帕萨特1.8T，宝来1.8T等等。

涡轮增压套件涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。

一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。

这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。

就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量却比1.8发动机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。

不过在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。

二、涡轮增压的原理最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。

众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。

因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。

我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。

涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测涡轮增压汽油机是一种采用涡轮增压器提高气缸进气压力的汽油机。

它具有高功率、高扭矩、低油耗、低废气排放等优点，因此广泛应用于高性能汽车、赛车以及航空航天领域。

涡轮增压汽油机的匹配计算是设计高性能发动机的关键之一，本文将探讨涡轮增压汽油机的匹配计算及性能预测。

涡轮增压汽油机的匹配计算可分为三个步骤：参数选择、涡轮增压器匹配和喷油器匹配。

第一步骤是参数选择，需要确定涡轮增压汽油机的基本参数，包括气缸数、缸径、行程、压缩比、气门数量和排量等。

这些参数将直接影响发动机性能及涡轮增压器选择。

第二步骤是涡轮增压器匹配，需要根据发动机参数选择合适的涡轮增压器。

涡轮增压器的主要参数包括压缩比、进出口直径、转子直径和转速等。

选取合适的涡轮增压器可使发动机性能得到最大化，同时也需要考虑选用涡轮增压器的成本、重量和可靠性等因素。

第三步骤是喷油器匹配，需要根据发动机的最大输出功率和最大输出扭矩来计算出所需的燃油量和喷油器喷油量。

喷油器的选择需要考虑油品质量、喷雾效果、喷油形状和喷油压力等参数，以确保发动机能够稳定运行。

涡轮增压汽油机的性能预测主要涉及功率、扭矩、燃油消耗量、废气排放量等方面的预测。

常用方法包括流动模拟计算和试验验证两种。

流动模拟计算主要采用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件，计算出涡轮增压器、进气道和排气道等部位流场分布、压力分布和温度分布等参数，进而预测出发动机的性能参数。

试验验证则是采用实验方法测量涡轮增压汽油机的关键性能参数，包括功率、扭矩、燃油消耗量、废气排放量等。

试验流程繁琐，成本较高，但是结果更加精确可靠。

总之，涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测是设计高性能发动机必不可少的环节。

通过合理选取涡轮增压器、喷油器等部件并结合合适的流动模拟计算和试验验证方法可提高发动机性能，同时也能降低成本和优化设计。

另外，涡轮增压汽油机在匹配计算和性能预测过程中，还需要考虑一些限制因素，如冷却、机油供应、噪声和振动等。

涡轮增压器与柴油机匹配性能的调整作者：李宁来源：《农机使用与维修》2014年第11期涡轮增压器和柴油机是两种工作原理各不相同的机械，具有明显不同的工作特性，它们的联合运行，就存在一个匹配和调整的问题。

一、匹配的主要要求1.柴油机每个工作循环内涡轮增压器所提供的空气增压比和流量，均能满足柴油机进气的需要；2.柴油机排气所提供的能量能满足涡轮带动压气机的需要；3.柴油机进气特性曲线与压气机运行特性曲线相匹配，尽可能落在压气机特性曲线的高效率区域内，并远离喘振边界线。

这样，才能达到满意的运用效果。

选配时，通常按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，然后根据厂方提供的技术资料和特性曲线图，选定增压器的型号。

选定后即做配机试验，以求全面满足增压器与柴油机联合运行时的性能要求。

涡轮增压器与柴油机的匹配还应满足各种工况运行时的良好配合。

良好的配合主要表现在：（1）在整个运行范围内能正常工作，不出现喘振、超速、排气温度超限等；（2）柴油机运行线处于压气机的高效率区内。

涡轮增压器是专业厂批量生产的系列产品，生产厂为了使增压器能适应不同用途、不同输出功率、不同增压系统和不同安装位置的柴油机需要，均按组合式结构进行设计，提供通用特性曲线，并备有大量通用零部件供选用。

同一型号的增压器在壳体和叶轮直径不变的情况下，变更少量通流元件，如压气机叶轮、涡轮叶片、喷嘴环和扩压器等，就能在较宽广的流量和增压比范围内保持高的综合效率，满足匹配柴油机的要求。

并在按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，并选定型号后，配机试验可根据需要适当调整通流元件，以适应匹配要求。

二、匹配性能的调整在匹配试验或运行中，可能出现如下几方面的问题需要进行调整：1.运行线太靠近喘振线甚至穿入喘振区调整时首先弄清产生喘振的原因，然后采取适当措施：（1）改用小一号的增压器。

小一号增压器的喘振线大致平行于原压气机的喘振线并移向流量小的一边，这样运行线就可脱离喘振区。

1.发动机涡轮增压系统匹配及动态特性的仿真分析涡轮增压是提高发动机动力性和改善经济性的最有效措施。

高空环境条件对航空发动机提出了功率恢复的特殊要求，而增压技术是实现发动机高海拔功率恢复的重要措施。

目前，国外小型航空活塞式发动机涡轮增压技术已经比较成熟，国内正在致力于这方面的研究。

本文以ROTAX914发动机为研究对象，对GT25涡轮增压器与发动机的匹配、JK48可变截面涡轮增压器与发动机的匹配以及涡轮增压控制系统的动态特性进行了研究。

本论文在对发动机涡轮增压器进行选型的基础上，应用MATLAB/Simulink软件建立了GT25增压器与发动机匹配、JK48增压器与发动机匹配以及增压控制系统动态特性的仿真模型；研究了不同海拔下发动机与增压器的匹配规律。

通过研究，确定了GT25增压器与发动机的匹配规律，建立了增压器放气阀开度随发动机转速和海拔高度变化的MAP图，分析了充量系数和过量空气系数对GT25增压器与发动机匹配规律的影响。

对JK48可变截面涡轮增压器与ROTAX914发动机的匹配规律进行了仿真研究。

确定了JK48增压器与发动机的匹配规律，建立了叶片转角随发动机转速和海拔高度变化的MAP图，讨论了涡轮效率、涡轮流量系数以及发动机充量系数等因素对JK48可变截面涡轮增压器与发动机匹配的影响。

对涡轮增压控制系统的动态特性进行了仿真研究；结果表明，在一定的负载转动惯量下，控制系统具有较好的动态响应特性、准确性和稳定性。

研究了控制算法对增压控制系统动态特性的影响，比较了普通PID和积分分离PID算法下控制系统的动态特性。

通过研究，确定了负载转动惯量对增压控制系统性能的影响规律。

研究结果可以为我国四冲程活塞式航空发动机研发过程中涡轮增压器的选型、增压器与发动机的匹配以及涡轮增压控制系统的设计等提供一定的分析依据。

2. 车用发动机与涡轮增压器匹配研究涡轮增压技术作为提高柴油机功率、改善其燃油经济性、降低排放的最有效措施之一，已经得到了广泛的应用。

航空活塞发动机涡轮增压匹配与试验研究
随着航空工业的迅速发展，航空活塞发动机在飞机上的应用日益广泛。

为了提高发动机的性能和效率，涡轮增压技术被引入到航空活塞发动机中。

本文将探讨的重要性和方法。

涡轮增压是一种通过利用废气能量来增加发动机进气压力的技术。

通过增加进气压力，涡轮增压可以提高发动机的功率输出和燃烧效率，从而使飞机具有更大的爬升能力和更高的巡航速度。

然而，要实现理想的涡轮增压效果，涡轮增压系统必须与发动机的其他部件相匹配。

涡轮增压匹配主要包括涡轮增压器与活塞发动机的匹配和增压器与废气系统的匹配。

涡轮增压器与活塞发动机的匹配是指通过调整涡轮增压器的尺寸和设计参数，使其能够在不同转速下提供合适的增压效果。

增压器与废气系统的匹配是指通过调整增压器与废气系统之间的管道和阀门等结构，使废气能够顺利地流入增压器，从而提供足够的能量来驱动涡轮。

为了研究涡轮增压匹配的效果，试验研究是不可或缺的。

试验研究可以通过在实际飞行或地面试验中收集数据来评估涡轮增压系统的性能。

通过这些数据，可以了解涡轮增压系统在不同工况下的效果，并进行调整和改进。

在试验研究中，需要考虑多个因素。

首先，需要选择合适的测试样机，以确保试验结果的准确性和可靠性。

其次，需要设计
合理的试验方案，包括试验条件和数据采集方法等。

最后，需要进行数据分析和结果评估，以得出结论并提出改进建议。

总之，航空活塞发动机涡轮增压匹配与试验研究对于提高发动机性能和效率至关重要。

通过合理的匹配和试验研究，可以优化涡轮增压系统的设计，提高发动机的性能和可靠性，为航空工业的发展做出贡献。

增压器匹配常见问题及解决方法匹配试验中常见问题的处理及注意事项一、增压器匹配试验中常见问题及处理方法：1.增压压力低原因①：发动机进排气系统漏气解决方法：检查发动机管进排道系统是否漏气；原因②：执行器开启压力过低或执行器弹簧弹性系数过小解决方法：调整执行器开启压力，以发动机要求为准调紧执行器套管；换弹簧弹性系数偏大的执行器。

原因③：增压器本身漏气解决方法：检查压壳、轴承体和涡轮箱特别是放气阀门孔是否漏气；原因④：发动机进排气系统阻塞解决方法：检查发动机管道系统增压器压气机端是否阻塞；原因⑤：增压器选型问题解决方法：增压器涡轮转子选择过大，换小涡轮转子方案；涡轮箱流通能力偏大，换流通能力偏小涡轮箱。

压气机叶轮选择过大，换小叶轮方案，扩压盘选择过大，换小扩压盘方案。

原因⑥：发动机功率低和扭矩小解决方法：发动机故障或增压器方案选型不当。

2.排温高原因①：执行器开启压力过低或执行器弹簧弹性系数过小，阀门开启幅度过大解决方法：调整执行器开启压力，以发动机要求为准调紧执行器套管；换弹簧弹力大的执行器。

原因②：涡轮端选择问题解决方法：检查阀门是否漏气；更换涡轮端流通能力大方案。

3.高速性能差原因①：压气机端选择过小解决方法：换叶轮进出口加大或叶高加大方案。

原因②：涡轮端选择过小。

解决方法：更换涡轮端流通能力大方案。

原因③：执行器开启压力过低解决方法：调整执行器压力，以适合发动机要求为准。

4.低速性能差原因①：压气机端选择过大解决方法：换叶轮进出口减小或叶高减小方案。

原因②：涡轮端选择过大。

解决方法：更换涡轮端流通能力小或小涡轮转子方案。

原因③：阀门关闭不严。

解决方法：检查阀门是否关闭严实，关闭不严必须更换新的涡轮箱组件。

5.整体性能差原因①：增压器选择存在问题解决方法：更换新的方案或重新设计方案。

6.喘振（增压器出现强烈的颤动）原因①：叶轮过大、涡轮端流通能力过小解决方法：换叶轮小、涡轮端流通能力大方案。

7.堵塞（流量不再增加或增加很小，增压压力不再增加或增加很小）原因①：叶轮过小、涡轮端流通能力过小解决方法：换叶轮大、涡轮端流通能力大方案。

第1章 增压器及其进气增压系统的结构和原理1.1概述1.1.1 发动机进气增压技术简介近年来，发动机进气增压技术已经成为国内外内燃机发展的重要方向之一。

这是因为发动机进气增压技术具有许多优点：1.能够提高发动机的升功率——提高了发动机的动力性；2.能够降低发动机比油耗和比质量——提高了发动机经济性；3.能够减轻发动机的排放污染——提高了发动机的排放性；4.能够扩大发动机变型系列等。

当前，由于汽车一方面在向高速、重载方向发展，对发动机的动力性和燃料经济性提出了更高的要求；另一方面发动机尾气的排放污染，各国排放法规的日益苛刻，使人们极力寻求减小大气污染的措施。

这种种方面的原因，使汽车发动机进气增压技术获得迅速发展，其中以美国、德国、瑞典等国家发展较快。

在美国，10L以上排量的柴油机几乎全部采用增压技术，小排量柴油机和汽油机采用增压技术也占相当大的比重。

欧洲和日本近年来增压发动机也发展迅速，特别是柴油机。

发动机增压方法很多，其中涡轮增压器在技术上最为成熟，并且有很多突出的优点，因此涡轮增压成为汽车发动机增压的主要类型而获得广泛应用。

此外，在研究和发展涡轮增压系统的同时，其他增压系统也相继有所发展，例如气波增压系统。

本指南主要讲述涡轮增压系统，其他增压系统仅简单介绍。

1.1.2发动机进气增压的基本原理（1）发动机进气增压的基本理论进气增压是提高发动机升功率的有效方法之一。

所谓增压器，就是利用专门的装置（增压器）将空气或者可燃混合气预先进行压缩，再送入发动机汽缸的过程。

虽然汽缸的工作容积不变，但因增压后，每个循环进入汽缸的新气密度增大，使实际充气量增加，这样可以向缸内喷入更多的燃料而获得充分燃烧，因此提高了发动机的升功率和总输出功率。

一般来讲，增压压力愈高，充入汽缸的新气密度愈大，发出的功率也就愈高。

增压可以提高发动机的功率，但增压器本身所消耗的功率和增压器效率直接影响发动机的有效功率和燃料经济性。

机械增压器要消耗一部分曲轴功，因此其燃料消耗一般高于非增压的发动机。