内燃机增压技术讲稿-8匹配解析.ppt

压气机特性：压比主要受增压器转速的影响，流量主要受发动机转速的影响，发动机相当于压气机出口的阀门，压比高则流量大，压气机转速由涡轮功决定； 涡轮流量特性：涡轮转速取决于输入输出能量的平衡，输出能量即压气机消耗的能量（与流量和压比有关），输入能量即废气能量（与流量和进口状态有关，而进口状态又和流量有关），流量确定后，输入能量的大小和涡轮流通截面有关； 发动机、压气机和涡轮的流量基本上是相等的， 3、匹配的实质 在发动机的某一工况下，发动机必须获得所需的空气流量 ， 要求压气机出口达到一定的压力和流量 合适的压气机特性，消耗一定量的功 涡轮在这一流量下输出一定量的功率 涡轮功与膨胀比有关 涡轮流量和膨胀比之间关系一定 要求涡轮当量喷嘴面积合适 理想的匹配：在任何工况下都满足上述条件==?须经过认真计算设计和采取技术措施接近理想目标。 第二节 匹配设计计算 0、设计点的选择 涡轮机械的只有在设计流量时，气流角度才能与涡轮机械各部分叶片结构角度相适应。如果流量偏离设计点，就会出现由于气流的分离所造成的倾角损失。这些损失将随着倾角偏差的增大而增长，因此，涡轮机械不可能充分适应柴油机宽流量范围运行的要求。 根据发动机的使用工况确定设计点，兼顾非设计点。 载重车用柴油机：一般选在低速大转矩工况，高速放气 乘用车：可选在常用工况，中低转速和负荷更常用 第二节 匹配设计计算 1、废气涡轮增压器自由平衡运转的三个基本条件 流量平衡：Mt=Mc，或 Mt=1.03Mc，考虑燃油 涡轮的流量特性 （1） 转速平衡：nc=nt， 同轴自然满足 功率平衡：Nc=Nt （2） 化简为： 式中： ， 上式中，当： Tt=877k，T1=293k， =0.6时， 可以看到：涡轮膨胀比和压气机压比之间 的关系，如图所示，互为增函数。 为了得到相应的压比，必须有相应的膨胀 比做保证，而膨胀比由涡轮流量特性来决 定。 流量特性是由涡轮的当量通流面积来决定 的，当量通流面积受0-0截面或喷嘴环截面 的影响。 2、涡轮当量喷嘴面积的计算 涡轮中的膨胀分为两个阶段：喷嘴环中和叶轮中 设：喷嘴环中的最小截面为An，叶轮中的最小截面为Aw，当量喷嘴面积为Ateq 根据质量守恒定律有： (1) 根据能量守恒定律有： 涡轮级的焓降等于喷嘴环和叶轮中两部分焓降之和，即： Htad=Hn+Hw=Cad*Cad/2 喷嘴环中焓降 (2) 叶轮中焓降 (3) 综合上述3式可得： 结论： 当量喷嘴面积与两个面积有关，系数K受很多因素的影响，一般不能通过计算求得，而是要通过实验来确定。 目前通过CFD方法也可以计算预测得到K值。 3、废气涡轮增压系统匹配参数的计算 发动机设计点耗气量： 压气机压比: （四冲程 ，二冲程 ） 解得： 是多变效率，可估计为0.76， 分析： 小则 大，由于温度提高了。 涡轮膨胀比 根据 可求得涡轮膨胀比 ， 涡轮当量喷嘴面积 根据 可决定当量喷嘴截面积 根据 决定涡轮各部分的几何截面积 最后要通过试验最终确定匹配参数和几何尺寸。 4、压气机流量选择 发动机流量计算： 最大流量（额定功率点） 不超过阻塞线 最小流量（最大扭矩点） 不小于喘振线 * * 第六章 涡轮增压器与发