增压器匹配介绍

2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司1涡轮增压器与发动机匹配介绍2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司21.概述所谓柴油机与增压器匹配，严格说应是柴油机和增压系统（包括与增压有关的零部件）的匹配。即柴油机和增压器的空气压力、流量等参数合理匹配，使柴油机的性能指标（油耗率、排气温度、排放物等）达到最优，工作可靠。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司3增压匹配的内容包括以下方面：压气机、燃气涡轮、排气管、进气管、中冷器、空滤器、消声器、进排气凸轮轴型面、配气相位、运转参数（工况）、环境参数（气温气压）。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司4这种匹配如果搞的不好，将引起以下后果：油耗率高、排气温度高、烟大、排放物多；增压器喘振、涡轮叶片断裂等。例190系列柴油机研制中迂到以下问题：不增压820马力，增压后700马力，经在匹配上改进，由700马力900马力1100马力1400马力。由无叶有叶减小fc加长喷嘴环叶片调fc8v四脉冲比双脉冲油耗率高5g/kWh，排气温度高30℃，功率低130kW双脉涡轮断叶片（70h左右）2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司52020/2/22寿光市康跃增压器有限公司62020/2/22寿光市康跃增压器有限公司7（4）合适的压比，足够的流量，高的效率压比：考虑流量、爆压、排放等因素。根据经验选取；根据和pe的对应关系根据计算：（己知流量）流量：根据经验，一般5-5.5kg/psh，低于4.8kg/psh排温太高，统计几种机型为5.32-5.8kg/psh根据计算：（己知压比）目前在匹配时有两种作法：低压比大流量，用在对排放、爆压、排温要求高，体积、加速性要求不太高情况。高压比小流量，用在对排放、爆压、排温要求不太高，体积、加速性要求高情况。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司8（5）从进排气压力稳态参数分析扫气效果衡量，看进排气压力曲线交叉点位置。如图（4）图（4）交叉点在50%额定负荷以下为宜2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司9（6）从瞬态参数分析，扫气期间不倒灌、气缸压力大于排气管压力而小于进气管压力，进气压力不波动为宜。如图（5）图（5）进气压力波动不大于5%，排气管压力上升、下降要快，下降后无反射波2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司103、各因素对增压匹配的影响及调整方法柴油机和压气机①柴油机对压气机的要求：压气机效率要高，因为压气机效率高，在一定压比下，空气流量大，压气机后气温低不同用途的柴油机要求压气机效率曲线形状不同。按负荷特性、推进特性工作的柴油机，希望效率曲线园圈在纵斜方向长一些，而对于按外特性工作的柴油机，则希望效率曲线园圈在横斜方向长一些，高效区要宽广。匹配时使最大扭矩点落在高效区。如图（6）所示。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司11有一定的喘振裕度2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司12②调整如柴油机耗气曲线在高效区右边，如图（7）说明增压器流量小，将使柴油机排气温度升高。此时可采取三方面措施：选大一号增压器；加大压气机流通部分尺寸，如加大进口直径、或加大叶轮宽度；如是叶片扩压器，则应减小扩压器流通截面积或减小无叶扩压器宽度。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司13如柴油机耗气曲线在高效区左边，如图（8）。说明增压器流量大，将易发生压气机喘振。此时可采取三方面措施：选小一号增压器；波小压气机流通部分尺寸，如减小进口直径、或减小叶轮宽度；如是叶片扩压器，则应扩大扩压器流通截面积或加大无叶扩压器宽度。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司14如柴油机最大功率工况压比小、或流量小，此时易造成柴油机性能不好。此时应分别对待：如流量、压比同时低，应同时加大压气机进口直径和叶轮外径尺寸。如流量可以、压比低，应加大压气机叶轮外径尺寸。如流量低、压比可以，应加大压气机进口直径。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司15（2）柴油机和燃气涡轮①柴油机对燃气涡轮的要求：柴油机运行范围应在涡轮高效区。对径流式增压器这个问题不大。一般可满足要求。如图（9）图（9）涡轮有足够的流通能力，即合适的喷咀环面积或涡壳流通面转及和压气机的能量平衡。即涡轮提供的功率不能太大，以致使压气机超速和流量过大，易造成喘振；也不能提供能量过小，以致使压气机流量不足，满足不了要求。②调整如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速未达到要求，可将喷咀环面积调小，提高增压器转速如如压气机压力偏低，流量偏小，而增压器转速己达到要求，可调压气机来达到要求2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司16（3）柴油机和排气管对脉冲增压，一根好的排气管，既能使脉冲能量利用率高，又能使增压器效率高，柴油机扫气效果好，所以是增压匹配的重要内容。对排气管的要求如下：要有合理的分枝：根据缸数不同，脉冲增压有双脉冲、三脉冲、四脉冲之分。分枝时要避免部分进气和压力波互相干扰。6缸、12缸柴油机采用三脉冲最好，此时压力波间隔240℃A，和排气持续角相同，既无部分进气现象，又无压力波互相干扰现象，既保证脉冲波效率高，扫气效果好，又无叶轮断裂之忧。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司17对四、八、十六缸柴油机往往采用双脉冲，此时压力波间隔360℃A，甚大于排气持续角，脉冲波幅度人大，无互相干扰现象，有利于扫气。但由于有部分进气现象，涡轮效率低，压比越高，影响越大。而且还有叶片受冲击力大、易造成叶片断裂之害。压比大于2.5者一般不予采用。对四、八、十六缸柴油机有时采用四脉冲，此时压力波间隔180℃A，甚小于排气持续角，脉冲波幅度引小，有互相干扰现象，造成排气倒灌，不利于扫气。为防止倒灌，尽量减小气门重迭角，这又导致排温高、油耗高。但由于无部分进气现象，叶片受冲击力小，工作可靠。济柴8V柴油机比12V柴油机油耗高、排温高就是这个原因。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司182020/2/22寿光市康跃增压器有限公司19（4）柴油机和进气管：柴油机进气管也是匹配的重要部件。对其要求如下：如进气管内压力波动，将使喘振线右移，易发生喘振现象。所以要求其容积尽量大，以使其压力波动小，一般不大于5%，流速在30-40m/s为宜。（5）柴油机和进排气凸轮：这里有三方面因素：凸轮型面、时间截面、配气相位。凸轮型面：排气门一打开，希望压力波很快建立，而且节流损失小，压力波能量大，然后很快下降，使泵气功减小。开启速度提高一倍，排气能量利用率提高10%。这就要求排气凸轮开关速度快。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司20时间截面和配气相位：进排气时间截面大，气门重迭角大，使进气充分、排气干净，扫气效果好，不易发生喘振。济柴101柴油机试制中，为降低排温，曾加大压气机型号，结果发生增压器喘振，为此改进了凸轮型面，加大时间截面，使喘振得以解决。190系列柴油机凸轮轴有避碰孤，就是为了既有大的时间截面和气门重迭角，又要使活塞顶气阀坑尽量浅，以防影响燃烧。天然气发动机为什么外混式用小气门重迭角，内混时用大气门重迭角。8V柴油机为什么用小气门重迭角。12V柴油机为什么用大气门重迭角。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司21（6）柴油机和中冷器、空滤器、进排气道：这些都与增压区匹配有关，影响增压器喘振。这放在喘振部分介绍。另外，燃油供给系统、燃烧系统、冷却系统、润滑系统也与增压区匹配有重要关系。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司225.增压器喘振及分析2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司232020/2/22寿光市康跃增压器有限公司242020/2/22寿光市康跃增压器有限公司25中冷器中冷器从两个方面影响喘振。一是中冷器通流面积小，或污堵，阻力大，使柴油机流量减少，向喘振线移动，易引起喘振。二是中冷效果差，空气温度高、密度小、使柴油机流量减少，向喘振线移动，易引起喘振。见图（15）所以冷却效率高的中冷器，不仅对提高功率、降低排放和排温有重要作用，而且对减小喘振也有重要作用。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司26柴油机进排气道柴油机进排气道对喘振的影响和中冷器道理相同，气道污堵，柴油机通过空气流量减少，气耗线向左移动，易引起喘振。见图（15）所以除设计时进排气道有足够流通面积，定期清理气道很重要。凸轮时截值和配气相位凸轮开启时间截面不足，气门间隙过大，配气相位变化，均使柴油机通过空气流量减少，气耗线向左移动，易引起喘振。见图（15）。所以经常检查与调整气门定时十分必要。不仅对提高功率、降低排放和排温有重要作用，而且对减小喘振也有重要作用。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司27工况及环境柴油机突然降速降负荷，而增压器由于惯性仍继续供给大的空气流量，柴油机所需空气量减少，跑到喘振线上，引起短时间喘振。大气温度升高，空气密度减小，柴油机通过空气流量减小，气耗线左移，易引起喘振。见图（15）。缸数和发火不均当缸数少或柴油机发火不均，易造成进气管压力波动，使喘振线在右移，易引起喘振。2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司28压气机堵塞2020/2/22寿光市康跃增压器有限公司292020/2/22寿光市康跃增压器有限公司302020/2/22寿光市康跃增压器有限公司31谢谢！并欢迎到康跃公司指导工作。