涡轮增压技术及算法详解

合集下载

涡轮增压器介绍

涡轮增压器介绍

宁波天力 宁波天力是专业生产车用涡轮增压器的企业, 依托北方天力由宁波中策动力机电集团与 中国北方发动机研究所等共同组建而成, 公司工200余人,拥有一批从事涡轮增压技 术研究的高级工程师。经过近几年的发展 现在已经具备年产20万台的能力,并且计 划扩产至年产30万台。该公司产品已经全 面进入国三市场,主要的供应商有东风朝 柴、昆明云内、安徽江淮、常柴等。目前
压气机的结构如下。空滤后的新鲜空气从进气口进入,经过压气 机叶轮的压缩后从出气后排出进入中冷器和进气歧管。
涡轮机的结构如下。发动机排出的高压燃气从涡轮进气口进入,推动 涡轮旋转,然后低压燃气从涡轮排气口排出进入整车尾气处理系统。
旁通阀机构
润滑系统的作用: 1.冷却来自涡轮工作的热量 2.向轴承系统提供润滑油 3.为转子动平衡提供润滑油
二:润滑不良 1.使用不洁润滑油:不洁润滑油进入增压器会导致转轴、轴承、轴承座孔的磨损, 并破坏转子的动平衡,最后造成增压器损坏。以下情况会导致润滑油不洁: a.柴油机使用的润滑油滤清器不符合规定,或使用伪劣滤芯。 b.使用中滤芯被击穿,或柴油机主油道滤清器被堵塞,润滑油进入旁通道。 c.没有按规定更换润滑油,更换前未清洗柴油机主油道。 d.更换增压器或作预润滑时,杂质进入润滑油管路。 e. 密封胶或密封垫片碎片流入润滑油道。 2.润滑油不足:增压器润滑油有润滑和冷却功能,润滑油不足,首先影响的是冷却 功能,导致增压器过热,烧坏转轴、轴承等,并破坏转子动平衡,最后导致增压 器损坏。以下情况会导致供油不足: a.没有按规定更换润滑油,或使用CD级以下的润滑油,导致润滑油结焦,丧失功能。 b.发动机在大负荷工作后突然停机,产生回热,导致转子和轴承过热并结焦, 损坏增压器。 c.开机后未怠速运行,马上加负荷,或更换增压器前未作预润滑,导致转子缺 油,产生干摩擦,损坏增压器。 d.进油管路或润滑油滤清器堵塞,润滑油泵故障,或润滑油压力低等。 3.机油老化。 4.使用劣质或变质的润滑油。

汽车涡轮增压器的工作参数

汽车涡轮增压器的工作参数

汽车涡轮增压器的工作参数1.引言1.1 概述自从汽车涡轮增压器的出现,它已成为内燃机技术中不可或缺的一部分。

涡轮增压器的引入为汽车引擎注入了新的活力,并在性能和燃油经济性方面取得了显著提升。

通过提高发动机进气压力,涡轮增压器能够增加燃烧室的氧气供应量,从而提高燃烧效率,增加发动机的输出功率。

涡轮增压器的工作原理基于涡轮机和压气机的相互作用。

涡轮机利用废气流动的动能驱动涡轮转子旋转,而压气机则将空气压缩并送入汽缸。

这种压缩空气的供应方式为汽油或柴油燃料提供了更多的氧气,从而实现更加充分和高效的燃烧。

涡轮增压器的工作参数主要包括压比、增压效率和响应时间等。

压比是指进气边与出气边的绝对压力比,它决定了涡轮增压器提供给发动机的进气压力增幅大小。

较高的压比意味着更高的进气压力和更大的氧气供应量,从而提供更强的动力输出。

增压效率是衡量涡轮增压器性能的重要指标,它反映了压气机转子转动时对气体的增压能力。

增压效率的提高可以减少废气能量的损失,提高系统的能量利用率。

一般而言,增压器的增压效率越高,发动机的功率输出也会相应增加。

响应时间是指涡轮增压器从负载变化时恢复到稳定工作状态所需的时间。

较短的响应时间可以更快地满足发动机对动力输出的需求,提高车辆的加速性能和操控性。

综上所述,汽车涡轮增压器的工作参数直接影响着发动机的性能表现。

压比、增压效率和响应时间等参数的合理设置能够实现更高的动力输出和燃油经济性,为汽车行业带来更加卓越的驾驶体验和可持续发展。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:本文主要围绕汽车涡轮增压器的工作参数展开研究,文章分为以下几个部分:第一部分是引言部分,通过概述来介绍汽车涡轮增压器的作用和重要性,以及该文章的主要目的和意义。

同时,指出文章的结构安排,以引导读者了解整篇文章的布局和思路。

第二部分是正文部分,主要分为两个小节。

第一小节是对汽车涡轮增压器的工作原理进行介绍。

通过对其结构和工作过程的详细描述,揭示涡轮增压器在汽车发动机中的作用。

涡轮增压器经济技术指标

涡轮增压器经济技术指标

涡轮增压器经济技术指标
标题:涡轮增压器经济技术指标解析
一、引言
涡轮增压器是一种利用发动机排出的废气能量驱动涡轮,从而提高进气压力,增强发动机动力输出的装置。

它广泛应用于汽车、船舶、飞机等发动机系统中。

本文将对涡轮增压器的主要经济技术指标进行详细解读。

二、经济技术指标
1. 增压比:增压比是指增压后进入气缸的空气密度与大气中的空气密度之比。

它是衡量涡轮增压器性能的重要参数之一。

一般来说,增压比越大,发动机的动力性能越好。

2. 效率:效率是衡量涡轮增压器工作效果的重要指标,包括机械效率和热效率。

机械效率是指涡轮增压器实际所做的有用功与其消耗的总能量之比;热效率是指涡轮增压器转化废气能量的能力。

3. 响应时间:响应时间是指从踩下油门到涡轮增压器开始提供额外动力的时间。

这是衡量涡轮增压器动态性能的重要指标。

4. 稳定性:稳定性是指涡轮增压器在各种工况下的运行稳定性。

稳定性好的涡轮增压器能够在各种复杂环境下稳定工作,保证发动机的正常运行。

5. 寿命:寿命是衡量涡轮增压器耐用性的指标。

一个好的涡轮增压器应该有较长的使用寿命,减少维护成本。

三、结论
涡轮增压器的经济技术指标直接影响其性能和使用效果。

因此,在选择涡轮增压器时,需要根据具体的应用环境和需求,综合考虑上述各项指标,以选择最适合的产品。

同时,随着科技的进步,涡轮增压器的经济技术指标也在不断提高,未来有望实现更高的性能和更好的用户体验。

涡轮增压器的原理使用参考资料

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。

详解涡轮增压器之“涡轮”

详解涡轮增压器之“涡轮”

详解涡轮增压器之“涡轮”一、涡轮端的结构涡轮增压器的涡轮包括涡轮和涡壳。

涡轮增压器结构图涡轮端将发动机的废气转化为机械能以驱动压气机。

通过涡轮机的流动截面区域的废气在入口和出口之间的压力和温度下降。

这个压降被转换成动能,以驱动涡轮转动。

涡轮增压器涡轮端在涡轮增压器设计当中必须考虑安全性。

比如,在船用发动机中,必须控制表面温度以避免火灾,这时候就可以使用水冷涡壳技术或者在涡壳上涂绝缘材料。

船用带有水冷蜗壳技术的涡轮增压器二、涡轮机的类型涡轮机类型主要有两种:轴向和径向。

在轴向涡轮机中,废气仅在轴向方向上流动。

在径向涡轮机中,气体流入是向心的,即在径向方向上从外向内,并在轴向方向上流出。

涡轮直径160毫米以下时,只能使用径向涡轮机。

这对应于涡轮增压器的发动机的功率约为1000千瓦。

超过300毫米时,只有轴向涡轮机可以使用。

这两个值之间,轴向和径向都可以。

涡轮机涡轮是很少受到静态废气压力的影响。

在商用车发动机用涡轮增压器中,双流道涡轮机可以优化排气脉动。

因为一个高的涡轮压力比会在很短的时间内到达,通过增加压力比,在更多流量的废气通过涡轮时,效率得到提高。

因而,特别在发动机低速时,可以提高废气能量利用率、发动机的进气压力特征和扭矩。

为了防止在一个交换周期内不同气缸互相干扰,三缸连接成一个排气歧管。

双通道涡轮机让废气流通过涡轮分流。

双流道涡轮增压器三、涡轮机的运行特性由于径向涡轮机应用最为广泛,下面的描述仅限于这种涡轮机的设计和功能。

在这种径向或向心涡轮机中,废气压力转换成动能,并在涡轮周围以恒定的速度被引导到涡轮。

动能通过涡轮转化为驱动轴的能量,这种设计能使几乎所有动能都在废气到达出口的时候得以转化。

随着入口和出口之间的压差逐渐增大,涡轮的性能也在提升。

即当发动机转速提高时,更多的废气到达涡轮,或由于较高的废气能量使得废气升温。

涡轮增压器涡轮Map图涡轮机的运行特性是由特定的气流横截面决定。

横截面的喉部在蜗壳入口通道的过渡区。

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计王琦玮;倪计民;关建熙;石秀勇;陈沁青;侯伟【摘要】In order to improve the engine performance ,impeller optimization was conducted on a turbocharged diesel engine withCFD .According to the simulation results ,the impeller blades were improved and the internal flow field was optimized . The optimized compressor MAP was acquired and its performance was verified by engine experiments .The results show that it is feasible to optimize the impeller structure according to CFD results .In addition ,the specific fuel consumption of diesel engine with optimized compressor declines in the whole speed range .%以某废气涡轮增压柴油机为研究对象,以提高发动机性能为目标,使用C FD方法对其涡轮增压器的叶轮进行优化设计。

通过分析叶轮内部流场,将叶轮叶片的叶型进行了改进设计,叶轮内部流场得到了优化。

通过CFD 计算得到了优化后的压气机MAP图,并将优化设计后的增压器安装到柴油机上进行了试验研究。

结果表明,根据C FD计算结果对压气机叶轮结构进行优化设计具有可行性,优化设计的压气机能够在全转速范围内降低发动机燃油消耗率。

【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P32-36)【关键词】柴油机;涡轮增压器;压气机;叶轮;流场;计算流体力学【作者】王琦玮;倪计民;关建熙;石秀勇;陈沁青;侯伟【作者单位】同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;凤城市雨鑫增压器有限公司,辽宁凤城 118100;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;合鑫机械制造有限公司,辽宁凤城 118100【正文语种】中文【中图分类】TK421.8随着油价的攀升和排放法规日益严格,发动机的节能与排放控制技术得到了越来越多的重视与发展。

增压器效率

增压器效率

废气涡轮增压器的效率计算增压器的效率是衡量增压器运转的重要参数之一,下面的公式为MAN B&W公司给出的增压器效率计算公式。

比热值cp和绝热指数k与温度变化无关。

废气的绝热指数kG和比热值cpG受废气组成影响。

T1 = 压气机进口温度,KT3 = 废气涡轮进口温度,Km L = 空气质量流量,kg/sm G = 废气质量流量(空气和燃油),kg/sc pL = 空气比热,J/kg.Kc pG = 废气比热,J/kg.Kp1 = 空气进口压力,barp2 = 增压压力,barp3 = 透平进口压力,barp4 = 透平出口压力,bar⎢L = 空气绝热指数⎢G = 废气绝热指数TC = 废气涡轮效率p2/p1 = 压气机压比p3/p4 = 废气涡轮压比效率的定义多家主机制造商采用MAN B&W柴油机废气涡轮增压器。

通常来讲,有两种效率计算方法是比较常用的。

1、废气涡轮定义:总效率是增压器的一个最常用的热力学性能参数。

该方程中涉及到压气机前后的Total pressure,透平前total pressure和total温度。

由于废气涡轮dynamic pressure的进一步用途未知,计算中不必考虑涡轮机排气壳的流速;结果是计算中使用static废气涡轮出口压力而不是total pressure。

2、主机定义:定义了主机的涡轮增压效率。

与废气涡轮定义相比,p2等于气缸前空气管的压力与空冷器压力降之和,p3为气缸后废气管内压力。

应注意的是:在计算主机定义的增压器效率时,考虑到增压系统的很多损失,所以在相同的增压器热力状态下,其效率低于废气涡轮定义的增压器效率。

在比较增压器效率时,应指明计算效率的定义方式。

如果定义中的某个压力值或温度值未知,则不能得出增压器的效率。

下表列出了两种效率定义方法计算中的主要不同点。

废气涡轮增压器常见故障的分析废气涡轮增压器常见故障的分析在近代柴油机的增压系统中,废气涡轮增压器是应用最广泛的一种,特别是船舶柴油机,绝大多数都采用这种增压器。

增压技术简介详解

增压技术简介详解

磨刀不误砍柴功
(2)废气涡轮增压 特点:内燃机排出的废气经涡 轮膨胀做功后再排往大气; 涡轮发出的功率驱动压气机。 因此,在涡轮增压内燃机工作 时,涡轮和压气机两者的功率必 须保持平衡,以保证内燃机发出 预定功率时所需要的增压压力和 图3.2涡轮增压系统 空气流量。 1.排气管;2.涡轮壳;3.涡轮; 4.转子轴;5.压气机;6.集气器; 涡轮增压的主要优点有: 7.进气管 1) 重量体积增加很少的情况下, 一般可提高功率20%~50%,而且容易实现高增压 2) 涡轮增压后经济性有明显提高。油耗率可降低5%~10%; 3)可降低排气噪声和烟度,减少了对环境的污染。 涡轮增压也有一些缺点:如加速性能较差;热负荷问题较严重;对 大气温度和排气背压较敏感。
涡轮增压系 统
二、 定压式和脉冲式涡轮增压系统的比较和选择
1)、在定压涡轮增压系统中, 排气总管容量大,有压力平 衡作用。 废气流入排气总管造成了强 烈的节流和不可逆膨胀损失, 能量传递效率较低。 特别是在降低增压比、加大 喷嘴环的流通截面时,涡轮机 前的排气总管压力pk下降,能 量损失更大。 试验结果表明:
增压方式
纯涡轮增压的实现: 排气可用能量约占燃料能量的15%左右。在二冲程柴油机 上,如果采用脉冲增压系统来提高排气能量传递效率,并采 用高效率的涡轮增压器,则20%以上的排气能量可以加以利 用,这样就有可能实现纯涡轮增压。 如6EL390ZC柴油机就是纯涡轮增压二冲程柴油机。
2)涡轮增压和谐振系统组成的复合增压: 涡轮增压与进气动态效应相结合的复合增压系统,如图。 空气先在涡轮增压器l中压缩,经连接管2进入稳压箱3,使谐振 系统的压力波动不致影响压气机的工作,然后进入谐振系统(由谐振 管4和谐振室5组成),进一步压缩后流入内燃机进气管6。 六缸内燃机可分成两个独立的谐振系统。 将进气相位不重叠的汽缸与一个谐振系统相连接,可以更好地 利用谐振系统的动能。 图3.4复合增压 (涡轮增压+谐振系统) 1.涡轮增压器; 2.连接管; 3.稳压箱; 4.共振管; 5.共振室; 6.进气管; 7.汽缸
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

涡轮增压技术103这篇文章涉及较多的涡轮技术,包括描述压缩机的部分特性曲线图、计算发动机的增压比和空气质量流量,怎样在特性曲线图上绘制点来帮助你选择合适的涡轮增压器。

把你的计算器放在手边吧。

一压缩机部分特性曲线图[1]压缩机特性曲线图是详细描述压缩机压缩效率、空气质量流量范围、增压性能和涡轮转速等性能特性的一种图表。

下面展示的是一幅典型的压气机特性曲线图:[2]增压比增压比()被定义为出口处绝对压力除以进口处绝对压力注:=增压比、P2c=压气机出口绝对压力、P1c=压气机入口绝对压力[3]在压气机入口和出口处使用绝对压力为计量单位非常有必要,一定要记住绝对压力的基础是14.7磅/平方英寸(在这个单位下“a”代表绝对压力)这被称为标准大气压力和标准情况。

[4]表压即计示压力(在计量单位为磅/平方英寸下“g”代表表压力)测量的是超过大气压力的大小,所以表压力在大气压力下应该显示为“0”。

增压表测量的岐管压力是相对于大气压力的,这就是表压力。

这对于决定压缩机出口处的压力是非常重要的。

比如说增压表上读出的12磅/平方英寸意味着进气歧管的压力高于标准大气压力12磅/平方英寸。

即:歧管压力26.7磅/平方英寸=12磅/平方英寸(表压力)+14.7磅/平方英寸(标准大气压力)[5]这个条件下的增压比就能计算了:(26.7磅/平方英寸[绝对压力])/14.7磅/平方英寸(标准大气压力)=1.82[6]然而这是在假定压气机入口处没有空气滤清器影响的情况下[7]在决定增压比的时候,压气机入口处的绝对压力时常比环境压力小,特别是在高负荷时。

为什么会这样呢?因为任何对空气的阻碍(这其中就包括空滤器管道的限制)都会对进气造成压力损耗,在决定增压比时,压气机上游的损耗都需要被计算。

这种压力损耗在某些进气系统上可能达到或超过1磅/平方英寸的表显压力。

在这种情况下压气机入口处压力应该如下取值:压气机入口绝对压力=14.7psia – 1psig = 13.7psia[8]带入最新的入口处压力进行增压比计算应该是下面这样(12 psig + 14.7 psia) / 13.7 psia = 1.95.[9]以上计算方法很好,但是如果你不是在标准大气压下呢?在这种情况下,在计算工式中简单地用真实的大气压力替代标准大气压力14.7psi能够使计算更精确。

在较高的海拔下会对增压比有显著的影响。

比如说:在丹佛5000尺的海拔高度下,大气的平均压力在12.4psia,在这种情况下带入的进气真空度在压缩比计算时:(12psig + 12.4psia)/(12.4psia – 1psig)=2.14(增压比)这样的结果和最原始计算的增压比1.82相比有很大的不同。

[10]从以上的例子总可以看出增压比取决于很多参数,不仅仅是增压器。

1.空气质量流量[1]空气质量流量是在给定的一段时间空气流过压气机(或发动机)的量,常被表示为lb/min(磅/分钟)。

质量流量可以使用物理方法测量。

但是许多情况下在选择适当的涡轮过程中估计质量流量就已经足够了。

[2]许多人使用体积流量(表达为:立方英尺/分钟CFM或者ft3/min)代替质量流量。

体积流量可以通过乘以空气密度转换成质量流量。

标准大气压下空气密度为0.076 lb/ft3。

[3]质量流量我应该取多少?一般情况下涡轮增压的汽油引擎每1 lb/min质量流量可以产生9.5-10.5马力(飞轮上测得),所以如果一个引擎想要400马力那就要求空气质量流量为36-44 lb/min,这样的计算只能粗略地帮助你缩小增压器的选择范围。

2.喘振线[1]喘振线是压气机特性曲线图的左边界,喘振线的左边是流动不稳定的区域。

这一区域内压气机内气体从小波动变化到大波动。

如果在这一区域内连续运转会因为涡轮的高轴向负载导致涡轮失效。

[2]根据经验在以下两种情况下涡轮喘振经常发生。

第一种也是最严重的一种就是在负载过轻时的喘振。

这种情况下很明确就是涡轮太大。

喘振经常发生在增压后节气门快速关闭时。

随着节气门快速关闭气体质量流量快速减少,但是节气门仍然高速旋转长生压力,导致喘振发生。

这立刻驱使涡轮工作状态远远超出压气机特性曲线图左边的区域立刻导致喘振。

一旦涡轮转速减到足够小减少增压并将工作状态移到稳定工作区域喘振将会减弱。

这种情况常用一个泄压阀或者式旁通阀解决。

泄压阀的作用是减少进气压力到大气压力以至于缓慢地降低气体质量流量,防止涡轮喘振发生,在使用循环旁通阀的情况下,气流会再循环到涡轮进气口。

[3]一个有旁通道的涡壳(看图2)组成了压气机汽缸的一部分,它的作用是通过允许气流不通过涡轮叶片直接通过涡轮,把喘振线移到更左边(看图3),防止出现喘振。

这增加了额外的可用范围同时允许更大的增压器被使用在对气流有更高要求同时要求增压器不能出现喘振的条件下。

涡壳旁通道有一个较小的副作用,那就是降低了压气机效率。

3.阻塞线阻塞线是压气机特性曲线图的右边界。

对于Garrett增压器曲线来说,典型的阻塞线被定义为特性曲线图上效率低于58%的点。

除此之外快速下降的增压效率经过这个点,涡轮转速将接近或者超过涡轮的极限转速。

如果你确实或者打算让我轮工作超过这个极限转速,建议你还是换个大涡轮吧。

4.涡轮转速线涡轮转速线是许多固定的转速线。

在这些线之间的涡轮转速可以通过插值法计算。

随着涡轮转速的升高,增压比和、或气体质量流量增加。

根据以上多余阻塞线的描述,涡轮速度线非常靠近特性曲线图的右边缘。

一旦压气机的工作超过了阻塞极限,涡轮转速升高非常快,此时涡轮就已经超速了。

5.效能区域增压效能区域是指特性曲线图上一些代表增压器效率的任意点所形成的同心区域。

靠近特性曲线图中心的最小的区域是效率最高的区域。

随着转速离开这一区域,增压效率下降直到达到喘振或者阻塞区域。

二计算增压器特性曲线图数据这一部分将呈现,计算增压压力和气体质量流量的方法来达到所要求的目标马力。

这些计算的数据将用来指导你选择合适的压气机和涡轮增压器。

在选择过程中有明确的马力目标在心里是很重要的。

除此之外增压压力和空气流量的计算也是必要的,把马力作为目标就要求选择适合的喷油器、喷油泵、调整器、以及发动机的其它部件。

1.估算要求的空气流量和增压压力达到既定的马力目标[1]需要知道的参数:1)马力目标2)发动机排量3)最大转速4)环境条件(大气压力和温度,大气压力经常给定的数据时汞柱的尺寸,需要进行换算到psi)[2]需要估算的值:1)发动机的体积效率,现在常用的顶置四气门多缸发动机最大体积效率范围在95%~99%,两气门发动机在85%~95%。

如果你有发动机的扭矩曲线,那么你可以用它计算出发动机不同转速体积效率。

在一个调整好的发动机上,体积效率会随着转矩到达最高点。

这个数可以被用来等比例计算其他转速的体积效率。

一个典型的四气门发动机比两气门发动机有更高的体积效率。

2)进气歧管温度,具有高体积效率的压气机会带来更低的进气歧管温度。

有中冷器的歧管温度一般在华氏100~103度。

没有中冷的歧管能够达到华氏175~300度。

3)单位燃油消耗率(BSFC),描述产生每一马力所需要的燃料流率。

对于涡轮增压汽油机来说燃油消耗率的大体在0.5~0.6之间变动,或者更高。

它的单位是lb/(hp*hr)。

燃油消耗率越低则说明产生相应功率时消耗燃油的速率越小。

为了达到上述的最低燃油消耗率,需要选择好燃油种类和做好积极的匹配调整。

在下面的方程式中我们将除以60将小时化为分钟计算。

4)为了绘制压气机的工况点,首先计算空气流率。

Wa = HP * (A/F) * (BSFC/60)其中Wa = 实际空气流率(lb/min)HP = 飞轮端目标马力A/F = 空燃比BSFC/60 = 单位燃油消耗率[lb/(hp*hr)]/60[3]举例我有一台发动机,我想要它输出400马力我想要选择空燃比为12,燃油消耗率为0.55,把这些参数带进方程式计算Wa = 400*12 *(0.55/60) = 44.0(lb/min)这样,我的压气机特性曲线图上就要有泵44磅气体每分钟的能力作为起始点。

注意:我们在这个计算中没有输入任何发动机排量和转速。

这就意味着对于任何发动机想要输出400马力那么他就需要44磅每分钟的泵气量(这是在假定任何发动机的燃油消耗率都是0.55的时候得出的)显然,一个小排量的发动机和大排量发动机相比就需要更多大的增压或者更高的转速。

那么究竟需要多高的增压呢?[4]计算达到目标马力或者进气量需要的歧管压力:MAPreq = 想要达到目标马力需要的歧管绝对压力Wa = 实际空气流率R = 气体常数= 639.6Tm = 进气温度(F)VE = 体积效率N = 发动机转速(RPM)Vd = 发动机排量(CI)(CI = L * 61.02 )[5]举例:继续上面举到的例子,假设一个2.0L的发动机其他参数如下:Wa=44lb/min(上一例子所得)Tm =130(F)VE = 体积效率92% (峰值)N = 发动机转速7200(RPM)Vd = 发动机排量122(CI),(CI = L * 61.02 )=41.1psia(记住,这是绝对压力需要减去大气压力得到表压力)41.1 psia – 14.7 psia (标准大气压) = 26.4 psig 表压力[6]作为比较,让我们再计算更大排量的发动机5.0LWa=44lb/min(上一例子所得)Tm =130(F)VE = 体积效率85% (峰值)(一台带推杆的V8 发动机)N = 发动机转速6000(RPM)Vd = 发动机排量4.942*61.2 = 302(CI),(CI = L * 61.02 )=21.6 psia(表压力为6.9)这个例子阐明了想要达到400马力,一个更大排量的发动机需要的歧管压力更低,但是仍然需要44lb/min的泵气量。

这对于我们选择增压器有显著的指导作用。

随着进气流量和歧管压力的计算,我们已经快要准备好在特性曲线图上绘制点了。

下一步就是确定进气歧管和压气机之间有多少压降。

最好的方法就是使用数据采集系统记录压降,但是多数情况下不现实。

根据上面计算空气流量,中冷器特性、管尺寸、转弯的数量、节气门体的限制等,气管内的压降可以计算出来,在一个设计的很好的进气系统中,压降可能是1psi或者更少。

在某些限制性的设置下,尤其是那些已经高于气流水平的设置下,压降会达到4psi或者更大。

对于我们的举例,我们假设压降为2psi。

所以在确定压气机出口处压力时,我们需要加上上面计算的2psi压降P2c = 压气机出口绝对压力(psia)MAP = 歧管绝对压力(psia)ΔPloss = 歧管到压气机的压降对2.0L发动机来说= 43.1psi还记得我们在讲解压力比时讨论过的进气压力会因为进气系统形状和空滤器而降低吗,我们说过典型的压降大概是1psi,所以那将被带入到计算,比如说,假设我们在海平面,那么标准大气压力为14.7psi那么我们将减去1psi把大气压力换算成压气机入口处的压力。

相关文档
最新文档