增壓器與內(nèi)燃機的匹配

增壓器與內(nèi)燃機的匹配第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五增壓器與內(nèi)燃機的匹配

——應用研究增壓器的初選聯(lián)合運行線的調(diào)節(jié)Zinner圖熱負荷機械負荷第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五匹配對象優(yōu)化增壓器和發(fā)動機的聯(lián)合工作性能選擇壓氣機，以提供燃燒所需的適量空氣，并滿足：在低速、額定轉速和最大轉矩位置有不錯的效率高海拔裕量合適的喘振邊界選擇渦輪機，以驅動壓氣機，并滿足：無廢氣放氣閥時兼顧低速高功率要求和最大氣缸爆發(fā)壓帶廢氣放氣閥時在盡可能低的排氣背壓下，優(yōu)化發(fā)動機的低速功率。第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五匹配工作的組織最佳壓氣機最佳渦輪機滿足高海拔要求滿足機械強度要求滿足整機密封性要求性能開發(fā)目標發(fā)動機規(guī)格發(fā)動機測試數(shù)據(jù)構造數(shù)據(jù)壓氣機特性曲線渦輪機特性曲線滿足客戶需求的產(chǎn)品第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五幾個階段1.初選（壓氣機）來自市場的開發(fā)目標獲得充分的發(fā)動機和增壓器信息；確定從技術層面上考慮的候選增壓器2.計算聯(lián)合運行線仿真分析增壓器和發(fā)動機匹配的外特性3.實驗調(diào)整滿足排放法規(guī)條件下:低速動力性；燃油經(jīng)濟性；整車匹配：加減速響應特性可靠性；定型產(chǎn)品認證；生產(chǎn)一致性認證；技術開發(fā)層面產(chǎn)品開發(fā)層面第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五主要步驟搜集客戶數(shù)據(jù)計算發(fā)動機所需的空氣量Step1Step2按壓氣機條件修正流量Step3在壓氣機特性圖上標出數(shù)據(jù)點Step3基于功率平衡計算所需的渦輪Step4在渦輪機特性圖上標出數(shù)據(jù)點Step4驗證系統(tǒng)的機械強度Step5開始選擇壓氣機選擇渦輪機機械強度校核第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五匹配方法概覽傳統(tǒng)方法手工繪制特性圖手工查找簡單計算信函傳送新方法計算機生成特性曲線圖計算機自動查找數(shù)據(jù)庫在計算平臺上進行計算通過email或WWW傳送數(shù)據(jù)第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五匹配方法第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五Step2-3,計算方法

(選擇壓氣機)第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五計算步驟根據(jù)增壓度要求，計算目標平均有效壓力peλ＝Ne/Ne0；pe=120Ne/(iVhn)選取千瓦時空氣消耗量gk及k，計算gk/kgk

＝Gk/Ne*3600(kg/kw.h)四沖程：5.85-7.5其中水冷：5.86-6.8,ge高和大時取大值，n大取小值根據(jù)pe和gk/k，查圖得到pk/p0由發(fā)動機參數(shù)計算容積流量iVhnk選定工況點一般用最常用工況點，如發(fā)動機70%和100%額定轉速最大負荷點第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五查圖得到Gk在壓氣機特性曲線上標出點（Gk，pk/p0)依據(jù)Gk＝10~30%Gk，選用最合適的增壓器第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五計算公式的推導：

1)建立增壓后標定點空氣量Gk和壓比pk/p0間的關系 0.9（氣門疊開角0-30CA）

1.0（…………50-70CA）

1.1（………100-140CA）k表征4沖程柴油機每分鐘容積流量的參數(shù)常數(shù)？第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（續(xù)）？第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2)為方便使用把iVhnk、pk/p0和Gk間的關系做成圖第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五3)建立壓比pk/p0和平均有效壓力pe間的關系gk/k是建立強化程度和外在性能的橋梁常數(shù)第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五4)為方便使用把pe、pk/p0和gk/k間的關系做成圖第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五對3個關鍵點的檢查依據(jù)Gk＝10~30%Gk，選用最合適的增壓器第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五求解聯(lián)合運行線

（Step4:選擇渦輪機及優(yōu)化整機性能）第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五聯(lián)合運行線反映了匹配運行時的綜合情況，可用來判斷匹配是否合適外特性第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五聯(lián)合運行線計算過程概覽平衡條件功率平衡Nk=NT流量平衡GT=Gk+Gf轉速平衡nT

＝nk計算方法－簡單迭代在壓氣機特性曲線上任取一點，得到Gk和pk根據(jù)平衡條件和發(fā)動機流通特性曲線等條件計算出新的平衡點（Gk’，pk’）迭代計算直到這一點平衡選取新的點重復上述步驟選5-6點得出一條聯(lián)合運行線……第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五求解平衡運行線一、平衡條件1.功率平衡Nk=NT2.流量平衡3.轉速平衡

nT=nk第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五二、求解步驟確定已知條件大氣條件p0,T0;中冷器效率c；(中冷器冷卻水的平均溫度Tw，中冷器壓力損失△p；)渦輪噴嘴環(huán)出口面積F；渦輪出口平均直徑D；發(fā)動機參數(shù)。初選增壓器，得到壓氣機特性和渦輪特性在壓氣機特性曲線上按增壓器標定轉速任取一點A，得到Gnp，pk/p0,nnp,k，求得Y求TkTk＝T0(Y＋1)(求中冷后的溫度Tk’和壓力pk’)Pk/p0GnpA第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(求冷卻后的折合流量)在渦輪機側：根據(jù)流量平衡，可以由Gk計算出GT，然后根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取初始TT，可由上式計算出p0’/pT設排氣背壓p0’＝p0,得T＝pT/p0由T和nT（nnp）在渦輪流通特性圖上得到T第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五核算GT是否一致，若不一致，重選TT，直到GT一致從渦輪特性曲線上得到T按前面公式求得X檢驗功率是否平衡？在另一個nnp線上取點B，重復3-14步（柴油機轉速不變）；重復15,得到C，D，E，……，連接這些點就得到了柴油機在某轉速下的平衡運行線。選另一個轉速，即可得其它平衡線Tu/c0第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五增壓器的調(diào)整與性能優(yōu)化第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五工況范圍和效率的不匹配現(xiàn)象第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五實驗調(diào)整方法整體不匹配時，更換增壓器（葉輪）需小范圍調(diào)整時，可調(diào)整擴壓器、噴嘴環(huán)及發(fā)動機參數(shù)如進排氣過程第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)壓氣機葉輪參數(shù)可估算新的空氣流量第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五1.壓氣機導流環(huán)的影響第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五壓氣機葉輪參數(shù)的影響壓氣機葉片出口角度第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五擴壓器參數(shù)的影響有/無葉片時的變化第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五擴壓器參數(shù)的影響擴壓器葉片入口角度1－2,入口角度減小，特性曲線繞原點向左側轉動擴壓器葉片高度1－2,葉片高度減小，特性曲線大致平行向左移動第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五噴嘴環(huán)參數(shù)的影響改變噴嘴環(huán)截面積不會影響壓氣機特性曲線面積減小將增大排氣能量，同時增大排氣阻力。因為功率平衡，壓氣機的增壓壓力將增大，從而使聯(lián)合運行線左移。減小噴嘴環(huán)截面積是提高效率和增壓壓力的最有效方法。噴嘴環(huán)出口截面積第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五綜合實驗，Zinner圖排溫過高怎么辦？增壓壓力不足怎么辦？噴射定時改變時，增壓壓力會如何改變？流密變壓第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五高壓EGR（柴油機）第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五低壓EGR（柴油機）第三十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五Step5,機械