發動機與渦輪增壓器匹配

渦輪增壓系統雖然作為一個整體，但在其內部分為壓氣機、渦輪等部件，所以研究發動機與渦輪增壓系統的匹配也需要研究壓氣機、渦輪、整個增壓系統和發動機分別得匹配，只有各個部件都能實現良好的匹配工作，才能證明發動機與渦輪增壓系統匹配良好。

基本介紹

• 中文名：發動機與渦輪增壓器匹配
• 領域：汽車

系統要求

渦輪增壓系統雖然作為一個整體，但在其內部分為壓氣機、渦輪等部件，所以研究發動機與渦輪增壓系統的匹配也需要研究壓氣機、渦輪、整個增壓系統和發動機分別得匹配，只有各個部件都能實現良好的匹配工作，才能證明發動機與渦輪增壓系統匹配良好。

影響發動機增壓的參數主要有發動機的空氣流量、增壓壓比、壓氣機的效率以及發動機廢氣溫度等。空氣流量和壓比直接影響增壓後發動機的壓力，在發動機和壓氣機聯合運行線上如果壓力過高或過低都將影響渦輪增壓系統與發動機匹配結果。壓氣機的效率和廢氣溫度制約著增壓系統的工作環境。

匹配特徵

發動機在做增壓器的匹配時，對壓氣機要求是：一要滿足增壓比，二要足夠高的效率。提高壓氣機效率，可以降低增壓後壓縮氣體的溫度，有利於提高氣體的密度，進而提高進氣量，最終達到增壓的目標。理想的發動機運行線是發動機與壓氣機的聯合運行線可以通過壓氣機的高效率區域，同時與壓氣機的高效率範圍相平行，即讓發動機增壓後的特性曲線最大限度地利用壓氣機的高效區域。從圖1看出，當所選擇的壓氣機流量過小時，發動機與壓機聯合運行線在壓氣機高效區的右邊，出現了壓氣機的阻塞。解決這一問題可以通過選擇大流量的壓氣機或者增加壓氣機氣體通道的橫截面積。

反之，當發動機與壓氣機聯合運行線在壓氣機高效率區域的左半部分，表明在發動機低速工況時運轉在壓氣機的低效率區域，如圖 2 所示。這種情況下，當發動機在高速工況時，壓氣機容易產生喘振現象。解決這種問題的有效措施是選擇較小的增壓器或縮減壓氣機氣體通道的橫截面積。良好的發動機與壓氣機聯合運行線應遠離喘振線，且不能出現壓氣機的阻塞。圖 3 是某款發動機與增壓器的聯合運行圖，從圖中可以看出，聯合運行線既穿過了壓氣機的高效率區，又未超出喘振線和阻塞線。

圖 1 發動機與壓氣機匹配不合適

圖 2 發動機與壓氣機的匹配合理圖

圖 3發動機與壓氣機的匹配合理圖

一般地，渦輪機的高效率區域比較大。另外，發動機外特性工況下範圍很小，渦輪的工作效率變化也不明顯，因此渦輪機的匹配空間很大。

圖 4 汽油機與渦輪特性的匹配

實踐表明,渦輪機的氣體流通能力的對其匹配特性影響很大，故發動機與渦輪的匹配是否良好主要取決於渦輪機的氣體流通能力大小。判定渦輪機的氣體流通能力大小常用的策略是將發動機和渦輪的聯合運行線放進渦輪流通特性線上，如圖 4 所示，在聯合運行線與渦輪機的氣體流通能力特性線不匹配時，就應相應選擇較大型號或較小型號的渦輪重新匹配。

在進行發動機與渦輪機的匹配時，需要在渦輪機的氣體流通特性圖上同時標示各設計目標點的運行工況。渦輪機的流通特性可能不能同時滿足各目標點的需求，這就需要綜合各目標點工況的情況，選擇相對合適渦輪機。