第8章 柴油机与涡轮增压器的匹配-2013
涡轮增压器与柴油机的匹配分析
涡轮增压器与柴油机的匹配分析佚名【摘要】文章选取适当的柴油机增压器，利用计算法确定增压器增压参数，并通过AVL-BOOST软件建立柴油机增压模型，对发动机与涡轮增压器的匹配进行仿真，并且对匹配结果进行分析。
结果表明，该软件进行增压器与柴油机的匹配仿真是比较好的，也说明了所选择的增压器是比较适合所匹配柴油机的。
%This paper selected the appropriate turbocharger,determined the supercharged parameters by the calculation method and modeled by using AVL-BOOST. Moreover,the simulation was carried out for the matching and the result was analyzed. Results showed that the matching of turbocharger and diesel engine with the simulation software is better and explained the turbocharger selected is suitable for diesel engine.【期刊名称】《交通节能与环保》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P40-42,50)【关键词】柴油机;增压参数;增压模型;匹配【正文语种】中文【中图分类】U464.135随着世界汽车保有量的不断增多，人们对汽车的的各种性能追求也越来越高，而在这众多性能中对发动机的动力性和燃油经济性是最基本的要求，因此增压技术得到了快速发展[1]。
从发展趋势来看，增压程度越来越高，现在最大平均有效压力已超过3.0 MPa，这样高的平均有效压力，使得高增压柴油机出现了机械负荷和热负荷严重、低工况性能和瞬态特性变差等突出的问题，因此对增压系统提出了越来越高的要求:要具有良好的全工况性能，主要是有利于改善低工况性能；较高的排气能量利用率；气缸扫气顺利；有害排放物低；瞬态特性好；排气管系结构尽可能简单；易于实现系列化生产；涡轮尽量采用单进口。
增压器与柴油机的匹配计算
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。
发动机的流量特性与涡轮匹配
发动机的流量特性与涡轮匹配一、背景在现代动力系统中，涡轮增压发动机因其高效率和低排放的特性而得到了广泛的应用涡轮增压器中的涡轮与发动机的进气流量特性密切相关，直接影响着发动机的性能本文将详细解析发动机的流量特性以及涡轮的匹配问题二、发动机流量特性流量特性的定义发动机流量特性是指在一定的工作条件下，进气道中空气流动的规律和特性流量特性包括流量系数、流量阻力和流动损失等参数流量系数流量系数是指实际流量与理论流量之比，反映了进气道流动效率流量系数越高，进气效率越高，发动机的性能越好流量阻力流量阻力是指进气道中空气流动时所受到的阻力流量阻力越小，进气道中的空气流动越顺畅，发动机的性能越好流动损失流动损失是指进气道中空气流动时由于摩擦和湍流等原因而产生的能量损失流动损失越小，发动机的效率越高三、涡轮匹配涡轮匹配的重要性涡轮匹配是指涡轮增压器中涡轮的转速与发动机工作转速之间的匹配关系合适的涡轮匹配可以提高发动机的进气效率和性能，降低排放涡轮转速匹配涡轮转速匹配是指涡轮的转速与发动机进气歧管中的空气流速相匹配当涡轮转速与空气流速匹配时，可以获得最佳的增压效果涡轮负荷匹配涡轮负荷匹配是指涡轮的负荷与发动机负荷之间的匹配关系合适的涡轮负荷匹配可以保证涡轮增压器在工作时处于最佳状态，提高发动机的性能四、结论发动机的流量特性和涡轮匹配对其性能有着重要影响了解并优化发动机的流量特性，以及合理匹配涡轮，可以提高发动机的进气效率和性能，降低排放五、流量特性的测试与分析测试方法为了准确地了解发动机的流量特性，通常需要进行流量测试流量测试可以通过稳态测试和瞬态测试两种方法进行稳态测试是在稳定的工况下进行的，可以得到较为精确的流量系数、流量阻力和流动损失等参数瞬态测试则是在变化的工况下进行的，可以得到发动机在不同工作状态下的流量特性测试设备进行流量测试需要使用专业的测试设备，如流量计、压力计和温度计等这些设备可以测量进气道中的空气流量、压力和温度，从而计算出流量系数、流量阻力和流动损失等参数数据分析流量测试得到的数据需要进行详细的分析通常可以使用计算流体动力学（CFD）等软件对进气道流动进行模拟，从而更准确地了解流量特性通过数据分析，可以发现进气道中的流动损失和流量阻力等问题，为优化设计提供依据六、涡轮匹配的设计与优化设计方法涡轮匹配的设计与优化是通过对涡轮增压器的结构和工作原理进行深入研究，以及通过计算机辅助设计（CAD）和计算流体动力学（CFD）等软件进行模拟分析来实现的设计师需要综合考虑涡轮的转速、负荷以及与发动机的匹配关系等因素，以达到最佳的涡轮匹配效果涡轮匹配的优化策略主要包括调整涡轮的直径、叶轮叶片的设计以及提高涡轮的制造精度等通过这些优化措施，可以提高涡轮的转速和负荷匹配，从而提高发动机的进气效率和性能设计实例以某款发动机的涡轮匹配设计为例，设计师通过使用CAD软件绘制了涡轮增压器的结构，并使用CFD软件模拟了进气道中的空气流动通过多次调整涡轮的直径和叶轮叶片的设计，最终实现了与发动机的最佳匹配，提高了发动机的性能七、流量特性与涡轮匹配的应用案例案例一：某款汽油发动机的流量特性与涡轮匹配该款汽油发动机采用了小口径高效率的涡轮增压器，通过精确的流量测试和数据分析，优化了进气道的设计，提高了流量系数，降低了流量阻力同时，设计师通过对涡轮的转速和负荷进行精确匹配，使得发动机在不同工况下都能保持高效的进气效率案例二：某款柴油发动机的流量特性与涡轮匹配该款柴油发动机采用了大口径高扭矩的涡轮增压器，通过流量测试和数据分析，发现了进气道中的流动损失问题，并优化了进气道的形状和尺寸同时，设计师通过对涡轮的直径和叶轮叶片进行优化，提高了涡轮的负荷匹配，使得发动机的性能得到了显著提升发动机的流量特性和涡轮匹配是影响发动机性能的重要因素通过精确的流量测试和数据分析，可以发现进气道中的流动损失和流量阻力等问题，为优化设计提供依据同时，合理匹配涡轮的转速和负荷，可以提高发动机的进气效率和性能通过实际应用案例可以看出，流量特性与涡轮匹配在提高发动机性能方面具有显著效果九、流量特性与涡轮匹配的未来发展趋势电动增压技术的应用随着电动汽车和混合动力汽车的发展，电动增压技术逐渐受到关注电动增压器可以通过电能驱动，提供额外的进气压力，从而提高发动机的性能这种技术不仅可以提供更高的增压效果，还可以实现更快的响应速度和更低的能耗高性能材料的应用随着材料科学的发展，高性能材料在涡轮增压器中的应用越来越广泛例如，采用陶瓷材料制造的涡轮，可以承受更高的温度和压力，从而提高发动机的性能此外，采用复合材料制造的叶轮叶片，可以减轻重量，提高涡轮的效率智能控制技术的应用智能控制技术在涡轮匹配中的应用也越来越广泛通过传感器和控制算法，可以实时监测发动机的工作状态，并调整涡轮的转速和负荷，以实现最佳的涡轮匹配效果这种技术可以提高发动机的性能，减少排放，并延长发动机的使用寿命十、结论发动机的流量特性和涡轮匹配对其性能有着重要影响通过精确的流量测试和数据分析，可以发现进气道中的流动损失和流量阻力等问题，为优化设计提供依据同时，合理匹配涡轮的转速和负荷，可以提高发动机的进气效率和性能在未来，随着电动增压技术、高性能材料和智能控制技术的发展，流量特性与涡轮匹配将会更加高效和智能这将有助于进一步提高发动机的性能，减少排放，并延长发动机的使用寿命综合以上分析，可以得出结论：流量特性与涡轮匹配是发动机设计和优化中不可或缺的一环，对于提高发动机性能和降低排放具有重要意义通过对流量特性的深入研究和涡轮匹配的优化，可以实现更高效的进气效率，提升发动机的整体性能。
涡轮增压器的原理使用参考资料
涡轮增压器的原理和使用目录前言一、为什么要安装增压器1、柴油机增压的原理2、柴油机涡轮增压的优点二、涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构2、废气涡轮增压器的工作原理3、废气涡轮增压器的指标和特性4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机主要区别5、柴油机和涡轮增压器的匹配三、怎样使用增压器1、增压器的安装安装前的准备安装时注意事项主要螺栓扭矩和主要配合间隙2、增压器的使用起动运转停机四、怎样维护保养涡轮增压器1、日常维护保养2、定期维护保养3、折检和调整五、怎样诊断和排除涡轮增压器的故障1、噪声异常2、振动异常3、压气端漏油4、涡轮端漏油5、压气机喘振6、轴承烧损7、转子转动不灵合8、叶轮断裂9、增压压力过低10、增压压力过高一、为什么要安装涡轮增压器1、柴油机增压的原理所谓柴油机增压，就是将进入柴油机气缸内的空气，利用一种装置予先进行压缩，提高其密度，并在供油系统的合理配合下，使更多的燃料得到充分燃烧，从而使柴油机发出更大的功率。
由于空气量增加，燃烧充分，所以还可提高柴油机的经济性和减少柴油机有害成分的排放。
根据增压方式的不同，有机械增压，气波增压及废气涡轮增压及复合增压等形式。
目前应用最普遍的是废气涡轮增压。
所谓废气涡轮增压，就是利用柴油机排出的废气，来驱动涡轮高速旋转，使空气的压力提高，从而提高了空气的密度，达到了增压、提高柴油机功率的目的。
2、柴油机涡轮增压的优点（1）提高了柴油机经济性，降低油耗率在5%--10%以上。
这是因为：●涡轮增压回收了部分废气能量，所以使有效功得到提高。
由于回收废气能量可使油耗率降低3%--4%●涡轮增压后，进入柴油机的新鲜空气温度较高。
改善了燃料的蒸发，加之空气量增加，油气混合更加均匀。
使燃烧更完善充分，从而降低了燃油耗率。
●涡轮增压后，加之柴油机功率提高，机械摩擦损失相对减少，因而使机械效率提高。
从而提高了柴油机的经济性，降低了油耗率。
（2）提高了柴油机的动力性。
柴油摩托车发动机的涡轮增压器匹配优化研究
柴油摩托车发动机的涡轮增压器匹配优化研究摩托车作为一种便捷和高效的交通工具，在现代生活中发挥着重要的作用。
而柴油摩托车发动机的涡轮增压器作为提高动力性能和燃油经济性的关键部件，对于摩托车的性能和效率具有重要影响。
本文将针对柴油摩托车发动机的涡轮增压器匹配优化问题展开研究，旨在寻求更好的动力输出和燃油经济性。
涡轮增压器是柴油摩托车发动机中的重要部件之一，它通过提高发动机进气压力和增加氧气供给，使燃料燃烧更加充分，从而提高动力性能。
然而，涡轮增压器在不同转速和负荷工况下表现出不同的效果，因此，对涡轮增压器的匹配优化研究具有重要意义。
首先，涡轮增压器的匹配需要考虑到发动机的特性和工作条件。
不同发动机具有不同的转速范围和扭矩曲线，因此，涡轮增压器的选择应基于发动机的特性来进行。
对于柴油摩托车发动机来说，高转速下的动力需求较大，因此应选择具有较高增压比和较大流量的涡轮增压器，在高转速下提供足够的进气压力。
而在低转速下，由于动力需求较小，选择具有较小的增压比的涡轮增压器能够提供更好的燃烧效率。
其次，涡轮增压器的匹配还需要考虑到摩托车的实际使用环境。
不同的使用环境对涡轮增压器的工作效率和稳定性提出了不同的要求。
例如，柴油摩托车在高海拔地区运行时，由于空气稀薄，涡轮增压器的增压效果会减弱，因此需要选择具有更好适应高海拔环境的涡轮增压器。
此外，气候条件的变化也会对涡轮增压器的工作产生影响，例如高温环境下的涡轮增压器可能出现过热问题，因此需要选择具有良好散热性能的涡轮增压器。
针对涡轮增压器的匹配优化问题，可以运用计算机模拟和实验测试相结合的方法来进行研究。
在计算机模拟方面，可以通过建立数学模型和仿真软件来模拟摩托车发动机的工作状态和涡轮增压器的增压效果，以实现涡轮增压器的匹配优化。
在实验测试方面，可以使用实验台架对不同参数的涡轮增压器进行测试，包括流量、增压比、效率等指标，以评估其对发动机性能的影响。
通过综合分析计算机模拟和实验测试的结果，可以得出涡轮增压器的最佳匹配方案。
低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配
废气涡轮增压技术是提高船用柴油机功率、降低燃油消耗率和减少排放的一项重要措施。
船用柴油机废气涡轮增压器是在某一确定的静态条件下设计的，当投入营运时随着环境条件的变化，必然会引起涡轮增压器性能的改变，出现诸如增压器工作不稳定、压气机出现喘振、废气涡轮出现阻塞、柴油机排气温度过高等现象，导致柴油机达不到预期的增压效果。
因此，柴油机与增压器的匹配是否良好，对柴油机的运行起着十分重要的作用。
一、WinGD低速柴油机与涡轮增压器的性能匹配所谓柴油机与增压器的匹配，严格来说应该是柴油机与增压系统的匹配,即柴油机和增压器的空气压力、流量等参数的合理匹配，使柴油机的性能（油耗率、排气温度、排放物等）达到最优。
WinGD公司要求所有不同额定功率转速点的柴油机都要进行增压器匹配试验，同时该匹配试验需在额定转速功率点进行。
5RT-flex50-D柴油机是WinGD公司推出的新型二冲程、单作用、可逆转、废气涡轮增压器、低速超长冲程船用低速柴油机，该柴油机与涡轮增压器性能匹配主要目的是使柴油机在不同工况下运行均能达到所需的扫气压力、增压器效率、工作在喘振裕度范围内，以确保船舶的安全运行。
1、增压器性能参数的换算（1）参考条件WinGD船用柴油机设计工况及参数计算是根据ISO3046标准确定的，进行增压器性能匹配所测的数据均须转换为ISO工况条件后再进行参数对比调节。
ISO标准工况参数如下:空气进口温度: T1≈25℃淡水冷却剂: t1≈35℃淡水冷却的扫气温度: T2=29℃海水冷却剂:t2≈35℃海水冷却的扫气温度: T3=25℃CMCR工况排气背压:P1=300mmWG≈300Pa（2）ISO工况下扫气压力p值根据5RT-flex50-D型柴油机调试指南要求，调整好爆压和NOX排放，然后再调节扫气压力。
额定扫气压力取决于柴油机额定功率点平均有效压力，各额定功率转速点ISO工况要求的额定扫气压力值参照WinGDR-Tuning软件中数值，R-Tuning软件标定了WinGD5RT-flex5O-D柴油机在ISO工况下所有功率转速点所要求的各项性能参数值。
涡轮增压器与发动机的匹配与调整
1、涡轮增压器与发动机的匹配概述总的来说，发动机与增压器的匹配有三个方面，即发动机与压气机匹配、发动机与涡轮的匹配和压气机与涡轮的匹配。
细分的话，应该包括：增压器的压气机、增压器的废气涡轮、发动机的排气管系统、发动机的进气系统、中冷器、空气滤清器、消音器、进排气配气相位、运转工况参数、环境参数等。
2、发动机对压气机的要求a、发动机对压气机的要求：1）、压气机不但要求达到预定的压比，而且要具有高的效率。
即压气机效率越高，在同一增压压力时，空气温度越低，从而得到的增压空气的密度就越高，增压效果就越好。
2）、不同用途的发动机对压气机特性的要求也不同。
对于发电用的固定式发动机及按螺旋桨特性工作的船用发动机一般的压气机特性均能满足要求，而车用发动机由于转速范围宽广，故就要求相应的压气机特性具有宽广的流量范围，而且要有较宽的高效区。
怎样评价发动机与压气机的匹配：1）、需要经试验得出的压气机特性曲线，同时要有发动机各转速下耗气特性曲线，将发动机的耗气特性曲线与压气机的特性曲线相叠合就可以看出匹配情况。
2）、发动机的特性曲线应穿过压气机的高效区，而且最好使发动机的运行线与压气机的高效率的等效率圈相平行。
对于车用发动机，则要求最大扭矩点正好位于压气机最高效率区附近。
如果发动机运行线整个位于压气机特性右侧，则表明所选的压气机流量偏小，使联合工作时压气机处于低效区工作，在这种情况下就要重选较大型号的增压器，或加大压气机通流部分尺寸，使压气机特性向右移动。
如果向反，发动机运行线整个偏于压气机特性左侧，则一方面发动机低转速时压气机效率降低，同时有可能出现喘振。
在这种情况下就要重选择较小型号的增压器或减小压气机通流部分尺寸，使压气机特性向左移动。
3）、发动机的气耗特性线离开压气机喘振线有一定的距离。
否则如发动机耗气特性曲线离喘振线太近或甚至与之相交的话，在联合工作时就可能出现喘振。
一般，要求发动机低转速的耗气特性曲线离开压气机喘振线的距离也即所谓的喘振裕度约为10%Gcmin（喘振流量）。
增压匹配计算
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⨯。
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NT NK
mTCpT (TT T0)Tm' K mkCpKT kT 1
RTT
(1
T0 TT
)Tm' K
mk
k
k 1
RT0
(TK T0
1)
mT
kT kT 1
RTTT
[1
(
p0' pT
kT 1
) kT ]Tm' K
mk
k
k 1
曲线2是柴油机最低转速运行线。这时废气能量 很小，所以πk和mk都较小。Pe受到排气冒烟极限的限制 ，而且pe↑→运行线愈接近喘振线，此时应防止其穿过 喘振线而落入不稳定工作区。
曲线3是柴油机外特性线。这时保持喷油量为最大 值，随着n↓→mT↓→πk、pk↓；增压器流量随发动机转 速下降快速下降，但这时循环供油量仍保持最大值，故排 温TT较高→nTk和pk下降相对地较缓慢，此时运行线易穿过 喘振线。
三、增压参数的初步确定（图表法）
功率平衡:
mk
k k 1 RT0
k 1
k k
1
mTm
kT kT
1
RT
TTm
1
pT0 pTm
kT 1 kT
T
'
mk
式中，β——脉冲涡轮功率放大系数
K1
kT kT 1
k 1 k
k 1
压气机压比 涡轮流量
涡轮膨胀比
mTm
T FT
2 TTm RT
* pTm * T
pTm * T pTm *
2 kT
kT
1
pT 0 pTm
2
kT
pT 0 pTm
kT 1 kT
四、 涡轮增压器与内燃机的配合特性 内燃机与涡轮增压的匹配内容
问题：根据发动机什么工况来设计涡轮增压器的匹配？ DFMA14T增压匹配
匹配结果
匹配结果
匹配结果
匹配结果
五、 涡轮增压器与柴油机配合特性的分析
涡轮增压器与柴油机的配合特性曲线指的是二者 联合运行的工作线。
分析匹配情况的主 要方法是将柴油机的流量 特性线叠合到离心式压气 机特性线上去，根据两组 特性线的相对位置来进行 分析研究。
系数φas ，即高的扫气系数φs和过量空气系数α；
对于汽油机，要想排温低，需要加浓，即过量系数低。
（2）空气流量 Mk 排温确定后，通过能量平衡方程式来估算总过量空气
系数φas ；
公式：
T Hu
3600
bem
L'0as (Cp )aTa
L'0 (as
1
0 )(Cp )T TT
排气压力，并初步确定涡轮的通流面积。
（1）确定排温 TT 柴油机：
四冲程高速柴油机， TT=550～600℃；
四冲程中速柴油机， TT=500～580℃；
二冲程高、中速柴油机，TT=400～500℃；
二冲程低速柴油机， TT=370～430℃；
汽油机：
TT=850～950℃；
对于柴油机，要想排气温度低，就需要足够的总过量空气
mL
iVsv s nps
RTs 120 103
(kg
/
s)
(5－2)
式(5－1)和式(5－2)应相等，故可得柴油机进气管内压力
ps
RTs pe ge L'0 3600v
(5－3)
增压压力为进气道压力和中冷器流动阻力之和，得到：
Pk Ps Pzk
(5－4)
式中，Pzk —中冷器内压降，一般 Pzk 不超过5～6kPa。
确定增压参数顺序：
从柴油机可靠性和寿命（热负荷）出发，定下涡轮前的排气 温度TT；
根据排气温度TT要求，定出总过量空气系数； 根据总过量空气系数，依据发动机功率要求，确定空气流量
mk； 根据空气流量mk ，依据柴油机通流特性，确定增压压力pk； 根据增压压力pk，依据涡轮增压器的总效率，确定涡前平均
RT0
k1
(k k
1)
式中，η′m——涡轮增压器机械效率； p′0——涡轮
排气压力。涡轮增压器综合效率ηTk=ηTηkη′m。
根据式(5－8)，可确定满足功率平衡条件的pT值。为了分
析pT和pk值的关系，将式(5－8)进行变换，
令
k1
k
1 k
kT kT 1
RT R
及
1
TT T0
mT mk
Tk
kT 1
则
k11[1
p0' pT
kT
]
(
pk
k 1
)k
1
p0
（5－9）
涡轮若参取数k的=1设.4,计kT：=1.33,RT=29.3,R=29.27,则k1=1.15。其他 参数均初已步知确，定故P可T和确MT定后P，T值就；可以进行涡轮参数的设计；具体 见朱为大了鑫保《证涡柴轮油增机压扫与气涡，轮p增T应压低器于》ps，值P(2即46低于pk值)。
涡轮增压器与柴油机的配合特性线 1――柴油机标定转速运转的等转速线；2――柴油机最低转速运行线； 3――柴油机外特性线；4――柴油机按螺旋桨特性工作的运行线
曲线1是柴油机以标定转速运转的等转速线。柴 油机在这个标定转速下，随着负荷的增大，废气能量增 加 → nTk↑↑→πk↑↑→pz↑ ； 柴 油 机 在 标 定 转 速 时 的 pemax受到nTkmax、pzmax和TTmax的限制。
*
RT
2 *TTm
* PTm
* T
mTm
T FT
2 TTm RT
* pTm * T
式中，αT——脉冲系统流量缩小系数；ρTm——涡轮前平均 燃气密度；ψT——通流函数。
T
k2TkT1
2
pT0 pTm
kT
pT0 pTm
kT 1
kT
④ 在涡轮增压柴油机中，喘振的原因往往较复杂，需要根 据所测参数值进行综合分析判断：
用箭头符号表示比正常值偏高(↑)或偏低(↓)。
a. nTk、pk、pT、pT0、TT值均正常，如发生喘振，可能是压 气机和涡轮匹配不当，即压气机喘振流量太大或涡轮 的通流能力太小。测取mk值，利用压气机特性线即可区 分是压气机还是涡轮方面的原因造成喘振。
k
六、涡轮增压器与柴油机配合特性线的调整
1. 压气机喘振的调整 联合运行线太靠近甚至穿过喘振线时，柴油机容易落入
不稳定工作区。当柴油机只安装一台涡轮增压器时，引起压 气机喘振的原因和消除的方法如下。
① 增压器和柴油机的流量不匹配，增压器的流量偏大， 这时可选小一点型号的涡轮增压器，使运行线脱离喘振线。
压气机与涡轮的匹配
流量守恒：
m T
m c
m e
m c
1
L0
m c
转速相等： nc nT
功率平衡：
kc 1
m cC
T
pc 1
(
c
kc
1) mT CpTT3 (1
1
kT
1
) c
T
m
kT T
涡轮增压器与柴油机配合设计点的确定
② 压气机和涡轮匹配不当，压气机通流能力过大或涡轮 通流能力过小。使涡轮不能通过压气机在正常工作状态下所 提供的空气流量，致使压气机的运行点进入喘振区。
消除喘振的措施： a. 减小压气机喘振流量→喘振线向小流量方向移动。 b. 加大涡轮喷嘴环喉口面积或动叶喉口面积→涡轮的
通流能力↑→运行线向大流量方向移动。如下图所示，运 行线B的涡轮喷嘴喉口面积比运行线A的要大。
良好匹配的MAP图是什么样子？
内燃机与涡轮匹配是否良好主要看涡轮流通能 力的选择是否合适：
涡轮流通特性线上标上内燃机工作特性线，如果内燃 机工作线偏离该型号涡轮的流通特性线，则选择较大型号 或较小型号的涡轮；如果内燃机和涡轮二者流通特性相差 不大，则可变换涡轮喷嘴环面积来改变涡轮的流通能力。 对车用发动机，需要同时校核额定工况点和最大扭矩 工况点，即要保证在最大扭矩点处有足够的增压压力，又 要确保在额定工况点处增压器不超速。
增压压力Pk的初步校核： 增压压力Pk与发动机平均有效压力pe相关联： 四冲程，高速柴油机： pk/pe＝0.145～0.170； 四冲程，中速柴油机： pk/pe＝0.155～0.180； 二冲程，中速柴油机： pk/pe＝0.195～0.240； 二冲程，低速柴油机： pk/pe＝0.180～0.210；
pTm *T pTm *
k2TkT1
pT0 pTm
2
kT
pT0 pTm
kT 1
kT
k
pk p0
1
K
1
'
m Tm mk
1
p T0 p Tm
kT 1 kT
曲线4是按螺旋桨特性工作的运行线。它处于外特 性运行线3和等转速运行线1之间；螺旋桨特性范围较窄， 较易全工况通过压气机高效区。
涡轮增压柴油机的运行范围
根据上述限制因素，可绘制出涡轮增压柴油机的运行范围， 如下图：希望在图中伞形区域内工作，且尽量靠近喘振线与喘 振线平行工作（这里η 较高），但尚需留有一定的余地。