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增压器与柴油机的匹配计算摘要发动机与增压器的匹配是否良好，对发动机的运行起着十分重要的作用。
本文主要的内容是用计算出发动机与增压器匹配的最佳运行点。
总结出各种匹配的要求和匹配不好的原因。
1. 增压参数的确定为了保证发动机与增压器的良好匹配，即达到预定的增压发动机各项性能指标，首先要正确确定增压参数。
增压参数主要有：1）增压压力K p 或压比K π；2）空气流量A m （Kg/s ）或容积流量V m （m³/s ）；3）涡轮前废气平均温度T t ；4）大气压力0p 和大气温度0t 。
增压参数中最重要的是通过计算正确确定流量A m 和压比K π。
如果流量A m 选择不当，不但使增压器与发动机匹配不好，更重要的是涡轮流通能力确定不当，从而导致增压压力K p 远离设计值。
而K π根据A m 计算得出，如果A m 确定不合适，将导致K π有较大的偏差。
正确确定K p 或K π也很重要，如果K p 选的过低，将造成达不到预定的增压发动机功率和出现发动机排气温度T t 过高的后果；如果K p 选的过高，又会导致过高的发动机最大爆发压力max p 以和增压器过高的转速。
在不同的地方大气压力0p 和大气温度0t 也是不相同的，这要根据当地的情况来决定，一般情况是取标准值。
[]81.1 用计算法确定增压参数增压后发动机所需要的空气流量A m （即压气机流量K m ）为K m =03600L g N s e e ⋅⋅∂⋅⋅η Kg/s (1—1) 式中 e g ——燃油消耗率，Kg/（Kw.h ）；∂——过量空气系数；s η——扫气效率。
另外，对四冲程发动机K m 又可表示为：s v K h K v n m ηηρ⋅⋅⋅⋅⋅=1201 (1—2) 式中 n ——发动机转速，r/min ；v η——发动机容积效率。
故压气机出口的空气密度：sv h K K v n m ηηρ⋅⋅⋅⋅=120 (1—3) 以式（2—1）求得的K m 代入式（2—3），即可求得K ρ。
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。
毕业设计（论文）题目柴油机与废气涡轮增压器的匹配设计院（系）热能与动力工程学院专业班级学生姓名学号指导教师职称副教授评阅教师职称201_年6 月_ 日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。
与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业设计（论文）作者（签字）：年月日摘要本次设计的题目是柴油机与废气涡轮增压器的匹配设计。
涡轮增压器，因为它可以提高发动机的性能，并提高发动机的燃油经济性和排放特性，已被采纳到各种柴油机。
一、 涡轮增压与内燃机的匹配1、 充入气缸的空气流量 c h n zV q V a φτ260= ()s m /3（1） 式中：z —与一台压气机相连的气缸数；c φ—充气系数，四冲程柴油机（0.85~1）。
充入气缸的空气量必须是内燃机在发出指定功率时，燃料完全燃烧所需空气量。
因此，可根据燃油消耗量mf q 计算充气流量ma q 。
()()[]h kw g H be h kg P b q e e e mf ⋅⨯==ημ6106.3,/100010003600360000⨯==L P b L q q a e e a mf ma φφ ()s kg / （2） 310360030⨯==τφρc h a e e Va ma a n zV L P b q q ()3/m kg （3） 将功率)(30103kw n zV p Pe h me τ⨯=代入（3）式则 ()30/3600m kg L b p c a e me a ⨯=φφρ （4） ()a aa a Mp RT p 610ρ=()a c a a e me a Mp RT L b p p 801036⨯⨯=φφ （5）以上公式使内燃机性能指标与空气流量及其压力与温度等联系起来。
但ma q 、a p 还不能作为压气机气动计算的依据。
还要考虑扫气。
总供气量)/(103650s kg b P L q q ee a s ma s mc ⨯==φϕϕ （6） 总供气量()s m n zV q q c hs Va s Vc /303τφϕϕ== （7） ma msma s q q q +=ϕ对四冲程柴油机1.1~1.4由于进气管道与中冷器阻力的影响，压气机所提供的空气压力c p 应高于气缸内的空气压力a p 。
)(a mc en a c Mp p p p p ++=管道阻力损失p en 小于或等于a p 210471.1⨯；中冷器的阻力p mc 小于或等于a p 310433.3⨯。
内燃机与增压器的匹配设计【摘要】随着经济的高速发展，国内高档汽车的增加，涡轮增压器被广泛使用，通过对涡轮增压器的工作原理的了解，采取正确使用、安装及检测方法，可以增加其使用寿命。
【关键词】增压器涡轮增压新技术装配引言涡轮增压器，一个近十年出现的词语。
人们只知道汽车排量后面带T 的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。
涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。
为了满足发动机不同转速下的需求，1989 年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。
在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。
喉口可用真空管控制。
优点是提高了发动机低速时的加速性能。
目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长，日本的很多厂家喜欢使用Turbo技术，典型代表是富士系列和三菱EVO。
在欧洲最早把Turbo引入到汽车上来的就瑞典的Saab，后来沃尔沃也开始使用增压技术。
德国也有两家车厂喜欢用涡轮增压，即奥迪和保时捷，代表车型是RS6和911Turbo。
随着国内汽车产业的迅速发展，汽车饱有量的增加，现今涡轮增压技术已经不再只运用于高档汽车，在中、低档汽车中也被广泛使用。
现代涡轮增压器也改变了人们对汽油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。
增压技术及增压方式增压技术所谓发动机增压技术是利用增压器将空气或可燃混合气进行预压缩，再送入气缸的过程。
增压后，每循环进入气缸的新鲜空气充量密度增大，使实际充量增加，从而达到提高发动机功率和改善经济性的目的。
增压方式的分类机械增压系统：这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。
其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。
但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。
气波增压系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。
这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。
废气涡轮增压系统这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
它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，使之增压进入气缸。
当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。
一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。
但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。
增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。
复合增压系统即废气涡轮增压和机械增压并用，机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。
发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。
这种装置在大功率柴油机上采用比较多，汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型还比较少，大众的1.4 TSI发动机（这款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。
在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1 500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。
随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。
机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。
在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）采用了这一系统。
其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。
涡轮增压技术什么是涡轮增压器涡轮增压简称Turbo，如果在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。
涡轮增压器实际上是是种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
它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，使之增压进入气缸。
当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。
涡轮增压器的构造及工作原理构造涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。
涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。
废气涡轮增压器一般由单级离心式压气机和单级轴涡轮机或径流式涡轮机组成为机组，并分别称为轴流式废气涡轮增压器和径流式废气涡轮增压器。
压气机和涡轮机二者的工作轮装在同一根轴上，称为转子，转子由发动机排出的废气驱动。
这种涡轮增压器工作的条件，除压气机和涡轮机的转速相同外，在任何工况下其效率也是相同的。
涡轮增压器按转子的支承情况有各种不同结构方案，最常见的有几种：外双支承式即转子两端有支撑，这种方案亦称无悬臂式支承，在轴流式大型涡轮增压器上应用最广。
双内支承式即二个轴承都放在叶轮里面，所以又叫悬臂支承，这样可保证涡轮增压器的尺寸小、重量轻。
这种结构形式在小型径流式涡轮增压器上应用最广。
单悬臂式支承即压气机的工作轮呈悬臂布置，转子支点在涡轮机工作轮的两侧。
这种方案可使压气机进口损失最小和涡轮结构紧凑，因此应用也较广。
悬臂支撑压气机和径流式涡轮机的工作轮紧挨着，像是两面部有叶轮的工作舱，所以又称单转子。
上述几种方案中的支点可采用滑动轴承，也可采用滚动轴承。
滚动轴承的摩擦损失不大，长度也小，但寿命不如滑动轴承。
因此，国内外的增压器广泛采用滑动轴承。
原理涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
它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，使之增压进入气缸。
当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
汽油机废气涡轮增压研究意义增压技术首先在柴油机领域得到发展，目前工业发达国家大中功率柴油机已全部采用增压技术，中小型车用柴油机增压也达80%。
汽油机增压的发展相对较晚，技术水平也落后于柴油机。
20 世纪70 年代末国外汽油机开始逐渐采用增压技术，并得到了迅速的发展和完善，1990 年美国生产的汽油机已有1/4 采用了增压技术，1992 年国际市场上出售的汽油机有巧%采用增压技术，目前国外的汽油机增压正处于完善和推广应用阶段。
内燃机增压的先进技术主要集中于美国、德国和日本。
相对于柴油机而言，汽油机在小排量，尤其是轿车发动机领域，有其独特的应用优势及地位，所以汽油机的增压研究对于节约能源及提高汽车性能都具有重要意义汽油机涡轮增压的特点（1）车用汽油机的速度和功率范围宽广，工况变化频繁，扭矩储备要大，这些在采用废气涡轮增压后，不采取特殊措施，会限制它的推广。
（2）汽油机的α 比较小，所以工作温度比柴油机高，增压后尤为突出。
而且汽油机空燃比由于工作循环的性质决定，仍需限制在较浓的狭窄范围内，又不能用较大的气门重叠角使较多的扫气空气来降低燃烧室零件和排气的温度。
（3）对增压汽油机来说，进入汽缸的混合气，因受压气机压缩的影响，其温度一般要比非增压高30-600 °C 左右，这就为加速混合气的焰前反应创造了有利条件。
又由于增压汽油机的热负荷高，燃烧室和气缸的壁面温度较高，对新鲜充量的热辐射和热传导都将增加，这也会导致焰前反应的增加，促使正常燃烧速度增加，但对未燃混合气的压爆作用也增强。
（4）汽油机增压易发生爆燃。
增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高，致使爆燃的倾向增大。
汽油机由于受爆燃限制，压缩比较低，因而造成膨胀不充分，致使排气温度较高，热效率下降。
（5）汽油机增压热负荷大。
汽油机混合气的浓度范围窄(过量空气系数a=0.85-1.1)，燃烧时的过量空气少，造成单位数量混合气的发热量大。
同时，汽油机又不能通过提高气门重叠角加大扫气来冷却受热零件(如气门、燃烧室等)，造成汽油机在增压后的热负荷偏高。
汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。
（6）汽油机与增压器匹配困难。
与柴油机相比，汽油机的转速范围宽，从低速到高速混合气质量流量变化大。
当节气门突然开大时，增压器响应滞后造成动力响应的滞后。
汽油机增压后发动机排气温度高，易造成增压器损坏，并出现低速时增压压力不足，高速时增压压力过高及寿命降低的情况汽油机废气涡轮增压的障碍废气涡轮增压技术和废气涡轮增压器在柴油车上已经得到大量的使用和装配，是柴油车发展的一种必然趋势。
但是在提高汽油机动力性、经济性和排放性的同时，车用汽油机废气涡轮增压技术存在不少问题和障碍，这些问题和障碍限制了废气涡轮增压技术在汽油机上的应用。
涡轮增压器的分类及新技术废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸。
废气涡轮与压气机通常装成一体，便称为废气涡轮增压器。
其结构简单，工作可靠，一般柴油机合理地加装废气涡轮增压系统后，可提高功率30%～50%，降低比油耗5%左右，有利于改善整机动力性能、经济性能及排放品质，因而得到广泛应用。
复合式废气涡轮增压器废气涡轮增压器是将废气动力涡轮与废气涡轮增压器串联起来工作，称为复合式废气涡轮增压器。
在某些增压度较高的柴油机上，废气能量除驱动废气涡轮增压器外，尚有多余的能量用于驱动低压废气动力涡轮，该动力涡轮通过齿轮变速器及液力耦合器与发动机输出轴联接。
这样，废气涡轮增压器达到增压的目的，而废气动力涡轮将废气能量直接变为功率送给曲轴。
复合式废气涡轮增压器可充分利用废气能量，使动力性能、经济性能大为改善，但结构复杂，成本高且技术难度大。
