渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配介紹.ppt

1、2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,1,渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配介紹,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,2,1.概述,所謂柴油機(jī)與增壓器匹配，嚴(yán)格說(shuō)應(yīng)是柴油機(jī)和增壓系統(tǒng)（包括與增壓有關(guān)的零部件）的匹配。即柴油機(jī)和增壓器的空氣壓力、流量等參數(shù)合理匹配，使柴油機(jī)的性能指標(biāo)（油耗率、排氣溫度、排放物等）達(dá)到最優(yōu)，工作可靠 。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,3,增壓匹配的內(nèi)容包括以下方面：壓氣機(jī)、燃?xì)鉁u輪、排氣管、進(jìn)氣管、中冷器、空濾器、消聲器、進(jìn)排氣凸輪軸型面、配氣相位、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)（工況）、環(huán)境參數(shù)（氣溫氣壓）。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,4,這種匹配如

2、果搞的不好 ，將引起以下后果：油耗率高、排氣溫度高、煙大、排放物多；增壓器喘振、渦輪葉片斷裂等。 例190系列柴油機(jī)研制中迂到以下問(wèn)題： 不增壓820馬力，增壓后700馬力，經(jīng)在匹配上改進(jìn)，由700馬力 900馬力 1100馬力 1400馬力。由無(wú)葉 有葉 減小fc 加長(zhǎng)噴嘴環(huán)葉片 調(diào)fc 8v四脈沖比雙脈沖油耗率高5g/kWh，排氣溫度高30，功率低130kW 雙脈渦輪斷葉片（70h左右）,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,5,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,6,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,7,（4）合適的壓比，足夠的流量，高的效率 壓比：考慮流量、爆壓

3、、排放等因素。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選??；根據(jù)和pe的對(duì)應(yīng)關(guān)系 根據(jù)計(jì)算：（己知流量） 流量： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般5-5.5kg/psh，低于4.8kg/psh排溫太高，統(tǒng)計(jì)幾種機(jī)型為5.32-5.8kg/psh 根據(jù)計(jì)算：（己知壓比）目前在匹配時(shí)有兩種作法： 低壓比大流量，用在對(duì)排放、爆壓、排溫要求高，體積、加速性要求不太高情況。 高壓比小流量，用在對(duì)排放、爆壓、排溫要求不太高，體積、加速性要求高情況。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,8,（5）從進(jìn)排氣壓力穩(wěn)態(tài)參數(shù)分析掃氣效果衡量，看進(jìn)排氣壓力曲線交叉點(diǎn)位置。如圖（4） 圖（4） 交叉點(diǎn)在50%額定負(fù)荷以下為宜,2020/8/3,壽光市康躍增壓

4、器有限公司,9,（6）從瞬態(tài)參數(shù)分析，掃氣期間不倒灌、氣缸壓力大于排氣管壓力而小于進(jìn)氣管壓力，進(jìn)氣壓力不波動(dòng)為宜。如圖（5） 圖（5）進(jìn)氣壓力波動(dòng)不大于5%，排氣管壓力上升、下降要快，下降后無(wú)反射波,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,10,3、各因素對(duì)增壓匹配的影響及調(diào)整方法 柴油機(jī)和壓氣機(jī) 柴油機(jī)對(duì)壓氣機(jī)的要求： 壓氣機(jī)效率要高，因?yàn)閴簹鈾C(jī)效率高，在一定壓比下，空氣流量大，壓氣機(jī)后氣溫低 不同用途的柴油機(jī)要求壓氣機(jī)效率曲線形狀不同。 按負(fù)荷特性、推進(jìn)特性工作的柴油機(jī)，希望效率曲線園圈在縱斜方向長(zhǎng)一些，而對(duì)于按外特性工作的柴油機(jī)，則希望效率曲線園圈在橫斜方向長(zhǎng)一些，高效區(qū)要寬廣。匹配

5、時(shí)使最大扭矩點(diǎn)落在高效區(qū)。如圖（6）所示。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,11,有一定的喘振裕度,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,12,調(diào)整 如柴油機(jī)耗氣曲線在高效區(qū)右邊，如圖（7）說(shuō)明增壓器流量小，將使柴油機(jī)排氣溫度升高。此時(shí)可采取三方面措施：選大一號(hào)增壓器；加大壓氣機(jī)流通部分尺寸，如加大進(jìn)口直徑、或加大葉輪寬度；如是葉片擴(kuò)壓器，則應(yīng)減小擴(kuò)壓器流通截面積或減小無(wú)葉擴(kuò)壓器寬度。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,13,如柴油機(jī)耗氣曲線在高效區(qū)左邊，如圖（8）。說(shuō)明增壓器流量大，將易發(fā)生壓氣機(jī)喘振。此時(shí)可采取三方面措施：選小一號(hào)增壓器；波小壓氣機(jī)流通部分尺寸，

6、如減小進(jìn)口直徑、或減小葉輪寬度；如是葉片擴(kuò)壓器，則應(yīng)擴(kuò)大擴(kuò)壓器流通截面積或加大無(wú)葉擴(kuò)壓器寬度。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,14,如柴油機(jī)最大功率工況壓比小、或流量小，此時(shí)易造成柴油機(jī)性能不好。此時(shí)應(yīng)分別對(duì)待：如流量、壓比同時(shí)低，應(yīng)同時(shí)加大壓氣機(jī)進(jìn)口直徑和葉輪外徑尺寸。如流量可以、壓比低，應(yīng)加大壓氣機(jī)葉輪外徑尺寸。如流量低、壓比可以，應(yīng)加大壓氣機(jī)進(jìn)口直徑。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,15,（2）柴油機(jī)和燃?xì)鉁u輪 柴油機(jī)對(duì)燃?xì)鉁u輪的要求： 柴油機(jī)運(yùn)行范圍應(yīng)在渦輪高效區(qū)。對(duì)徑流式增壓器這個(gè)問(wèn)題不大。一般可滿足要求。如圖（9） 圖（9） 渦輪有足夠的流通能力，即合適

7、的噴咀環(huán)面積或渦殼流通面轉(zhuǎn)及和壓氣機(jī)的能量平衡。即渦輪提供的功率不能太大，以致使壓氣機(jī)超速和流量過(guò)大，易造成喘振；也不能提供能量過(guò)小，以致使壓氣機(jī)流量不足，滿足不了要求。 調(diào)整 如壓氣機(jī)壓力偏低，流量偏小，而增壓器轉(zhuǎn)速未達(dá)到要求，可將噴咀環(huán)面積調(diào)小，提高增壓器轉(zhuǎn)速 如如壓氣機(jī)壓力偏低，流量偏小，而增壓器轉(zhuǎn)速己達(dá)到要求，可調(diào)壓氣機(jī)來(lái)達(dá)到要求,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,16,（3）柴油機(jī)和排氣管 對(duì)脈沖增壓，一根好的排氣管，既能使脈沖能量利用率高，又能使增壓器效率高，柴油機(jī)掃氣效果好，所以是增壓匹配的重要內(nèi)容。對(duì)排氣管的要求如下： 要有合理的分枝：根據(jù)缸數(shù)不同，脈沖增壓有雙脈沖、

8、三脈沖、四脈沖之分。分枝時(shí)要避免部分進(jìn)氣和壓力波互相干擾。 6缸、12缸柴油機(jī)采用三脈沖最好，此時(shí)壓力波間隔240A，和排氣持續(xù)角相同，既無(wú)部分進(jìn)氣現(xiàn)象，又無(wú)壓力波互相干擾現(xiàn)象，既保證脈沖波效率高，掃氣效果好，又無(wú)葉輪斷裂之憂。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,17,對(duì)四、八、十六缸柴油機(jī)往往采用雙脈沖，此時(shí)壓力波間隔360A，甚大于排氣持續(xù)角，脈沖波幅度人大，無(wú)互相干擾現(xiàn)象，有利于掃氣。但由于有部分進(jìn)氣現(xiàn)象，渦輪效率低，壓比越高，影響越大。而且還有葉片受沖擊力大、易造成葉片斷裂之害。壓比大于2.5者一般不予采用。 對(duì)四、八、十六缸柴油機(jī)有時(shí)采用四脈沖，此時(shí)壓力波間隔180A，甚小

9、于排氣持續(xù)角，脈沖波幅度引小，有互相干擾現(xiàn)象，造成排氣倒灌，不利于掃氣。為防止倒灌，盡量減小氣門(mén)重迭角，這又導(dǎo)致排溫高、油耗高。但由于無(wú)部分進(jìn)氣現(xiàn)象，葉片受沖擊力小，工作可靠。濟(jì)柴8V柴油機(jī)比12V柴油機(jī)油耗高、排溫高就是這個(gè)原因。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,18,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,19,（4）柴油機(jī)和進(jìn)氣管： 柴油機(jī)進(jìn)氣管也是匹配的重要部件。對(duì)其要求如下： 如進(jìn)氣管內(nèi)壓力波動(dòng)，將使喘振線右移，易發(fā)生喘振現(xiàn)象。所以要求其容積盡量大，以使其壓力波動(dòng)小，一般不大于5%，流速在30-40m/s為宜。 （5）柴油機(jī)和進(jìn)排氣凸輪： 這里有三方面因素：凸輪型面、

10、時(shí)間截面、配氣相位。 凸輪型面：排氣門(mén)一打開(kāi)，希望壓力波很快建立，而且節(jié)流損失小，壓力波能量大，然后很快下降，使泵氣功減小。開(kāi)啟速度提高一倍，排氣能量利用率提高10%。這就要求排氣凸輪開(kāi)關(guān)速度快。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,20,時(shí)間截面和配氣相位：進(jìn)排氣時(shí)間截面大，氣門(mén)重迭角大，使進(jìn)氣充分、排氣干凈，掃 氣效果好，不易發(fā)生喘振。 濟(jì)柴101柴油機(jī)試制中，為降低排溫，曾加大壓氣機(jī)型號(hào)，結(jié)果發(fā)生增壓器喘振，為此改進(jìn)了凸輪型面，加大時(shí)間截面，使喘振得以解決。190系列柴油機(jī)凸輪軸有避碰孤，就是為了既有大的時(shí)間截面和氣門(mén)重迭角，又要使活塞頂氣閥坑盡量淺，以防影響燃燒。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)為

11、什么外混式用小氣門(mén)重迭角，內(nèi)混時(shí)用大氣門(mén)重迭角。8V柴油機(jī)為什么用小氣門(mén)重迭角。12V柴油機(jī)為什么用大氣門(mén)重迭角。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,21,（6）柴油機(jī)和中冷器、空濾器、進(jìn)排氣道： 這些都與增壓區(qū)匹配有關(guān)，影響增壓器喘振。這放在喘振部分介紹。 另外，燃油供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)也與增壓區(qū)匹配有重要關(guān)系。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,22,5.增壓器喘振及分析,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,23,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,24,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,25,中冷器 中冷器從兩個(gè)方面影響喘振

12、。一是中冷器通流面積小，或污堵，阻力大，使柴油機(jī)流量減少，向喘振線移動(dòng)，易引起喘振。二是中冷效果差，空氣溫度高、密度小、使柴油機(jī)流量減少，向喘振線移動(dòng)，易引起喘振。見(jiàn)圖（15）所以冷卻效率高的中冷器，不僅對(duì)提高功率、降低排放和排溫有重要作用，而且對(duì)減小喘振也有重要作用。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,26,柴油機(jī)進(jìn)排氣道 柴油機(jī)進(jìn)排氣道對(duì)喘振的影響和中冷器道理相同，氣道污堵，柴油機(jī)通過(guò)空氣流量減少，氣耗線向左移動(dòng)，易引起喘振。見(jiàn)圖（15）所以除設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)排氣道有足夠流通面積，定期清理氣道很重要。 凸輪時(shí)截值和配氣相位 凸輪開(kāi)啟時(shí)間截面不足，氣門(mén)間隙過(guò)大，配氣相位變化，均使柴油機(jī)通過(guò)空氣流量減少，氣耗線向左移動(dòng)，易引起喘振。見(jiàn)圖（15）。所以經(jīng)常檢查與調(diào)整氣門(mén)定時(shí)十分必要。不僅對(duì)提高功率、降低排放和排溫有重要作用，而且對(duì)減小喘振也有重要作用。,2020/8/3,壽光市康躍增壓器有限公司,27,工況及環(huán)境 柴油機(jī)突然降速降負(fù)荷，而增壓器由于慣性仍繼續(xù)供給大的空氣流量，柴油機(jī)所需空氣量減少，跑到喘振線上，引起短時(shí)間喘振。 大氣溫度升高，空氣密度減小，柴油機(jī)