【正文】 隨著世界各國(guó)包括中國(guó)政府對(duì)船舶以及汽車(chē)排放越來(lái)越嚴(yán)格的限制，渦輪增壓器以其獨(dú)特的技術(shù)性能，將迎來(lái)前所未有的市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇。 徐樹(shù)偉 勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械有限公司 【期刊】?jī)?nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置 20081015[16].《廢氣渦輪增壓器與高增壓四沖程柴油機(jī)的匹配》 E依據(jù)這一理論，在柴油機(jī)工作過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)影響增壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的部分匹配進(jìn)行模擬。邊界條件的數(shù)學(xué)方程是： （522）其中：為燃燒室壁面的平均熱流量。 韋伯函數(shù)：韋伯函數(shù)經(jīng)常被用來(lái)估算發(fā)動(dòng)機(jī)的放熱規(guī)律： （59） （510） （511）式中；Q為總?cè)加蜔崃咳紵担粸榍S轉(zhuǎn)角；為燃燒開(kāi)始時(shí)的角度；為燃燒持續(xù)角；m 為韋伯函數(shù)的形狀系數(shù)；a為為韋伯常數(shù)，對(duì)于完全燃燒a=。下面這個(gè)關(guān)于化學(xué)計(jì)算空氣量的等式說(shuō)明了完全燃燒1kg燃油所需的空氣量。 （52）（3）由，計(jì)算出，由渦輪特性線(xiàn)圖上找出或利用經(jīng)驗(yàn)公式等求出和流量系數(shù). (4) 用增壓器能平衡方程式來(lái)校核和公式（53）中,若計(jì)算得到的和與給定的值相差較大，則需修改的值重新計(jì)算, 直到禍輪增壓器的能量平衡和質(zhì)量平衡都得到滿(mǎn)足為： （53）（5）在渦輪增壓器的能量平衡和質(zhì)量平衡都得到滿(mǎn)足之后, 由渦輪增壓器的流量平衡方程式（54）計(jì)算所需的渦輪幾何當(dāng)量面積。預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的計(jì)算模型分為零維模型、準(zhǔn)維模型和多維模型,零維模型以熱力學(xué)公式為基礎(chǔ),它不涉及任何流動(dòng)細(xì)節(jié),主要用于分析內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換,計(jì)算簡(jiǎn)單實(shí)用。e預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。AVL BOOST是一個(gè)為建立整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的模型而開(kāi)發(fā)的一套模擬程序。模擬計(jì)算法是利用專(zhuān)門(mén)的匹配程序在電子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行匹配的模擬計(jì)算。增壓比由，求得。再由、值并考慮所配套燃?xì)鈾C(jī)的用途,在增壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的壓氣機(jī)性能曲線(xiàn)中找出合適的壓氣機(jī)型號(hào),并查出設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的及值。把不同轉(zhuǎn)速下的喘振流量點(diǎn)連接起來(lái)得到的曲線(xiàn)稱(chēng)為喘振線(xiàn),如圖中B。使用離心式壓縮機(jī)的廢氣渦輪增壓器，由于具有排氣量大、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、氣體不受油污染以及正常工況下運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壓縮氣流無(wú)脈動(dòng)等特點(diǎn)，同時(shí)利用了廢氣的能量，提高了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，在目前的柴油機(jī)上有著廣泛的應(yīng)用。復(fù)合式廢氣渦輪增壓器可充分利用廢氣能量，使動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能大為改善，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高且技術(shù)難度大。 (5)建立現(xiàn)代營(yíng)銷(xiāo)體系，增強(qiáng)開(kāi)拓市場(chǎng)的能力。 （4）減少機(jī)械損失，提高增壓器的總效率。 （1）加快混流渦輪的研究。20世紀(jì)70年代以來(lái)，石油危機(jī)使能源問(wèn)題異常突出，各國(guó)對(duì)節(jié)省能源、提高效率的重視促進(jìn)了渦輪增壓技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展。尤其到了90年代初，一批商用柴油機(jī)工作過(guò)程模擬軟件的開(kāi)發(fā)，如奧地利AVL公司的BOOST，英國(guó)Gamma公司的GT Power，美國(guó)西南研究所的VIPRE, Ricardo的WAVE及CDAJ的GTPower 等，標(biāo)志著柴油機(jī)工作過(guò)程模擬己經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化的程度。s torque characteristic, reducing fuel consumption and engine noise etc, therefore, turbo engine has bee the modern automobile shipbuilding and engineering machinery standard.This paper mainly studies the Marine diesel engine turbocharger match with the main problems, such as surge phenomena and coordination characteristics analysis, etc.Finally, based on the analysis of the coordination characteristics of the mathematical model, establish matching in mathematics model of the working process of the realization for matching modeling. Establishing the mathematical model diesel working processKeywords ：Marine diesel engine。 Turbine supercharger。國(guó)內(nèi)，上海交通大學(xué)內(nèi)燃機(jī)性能學(xué)科組在高增壓柴油機(jī)性能提高方面進(jìn)行了持續(xù)的研究，在CIMAC程序的基礎(chǔ)上改編了“柴油機(jī)缸內(nèi)及進(jìn)排氣系統(tǒng)中的工作過(guò)程模擬程序”，并提出使用于高增壓四沖程柴油機(jī)的五種系統(tǒng):(1)二次進(jìn)氣系統(tǒng)(SIP系統(tǒng))。隨后，世界各國(guó)日益重視環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，使渦輪增壓器在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域獲得了新的發(fā)展。 隨著渦輪增壓器向高速、大容量變化，徑流渦輪的比轉(zhuǎn)速已達(dá)到極限，混流渦輪卻能在徑流渦輪同樣輪徑的情況下，流通能力可增加40%左右。 有關(guān)增壓器公司在軸徑尺寸、密封方式及配合間隙等方面開(kāi)展了大量的研究工作，得出軸徑尺寸和密封方式對(duì)增壓壓力的影響，并提出應(yīng)合理掌握渦輪葉輪及壓氣機(jī)葉輪與輪蓋的間隙，這對(duì)提高渦輪和壓氣機(jī)性能也是不可忽視的因素。要樹(shù)立一切為用戶(hù)的思想，加強(qiáng)與主機(jī)配套廠(chǎng)的聯(lián)系，及時(shí)介紹本廠(chǎng)新品開(kāi)發(fā)狀況，經(jīng)常了解用戶(hù)的要求，要做好主機(jī)配套廠(chǎng)的生產(chǎn)服務(wù)，及時(shí)掌握產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，與主機(jī)配套廠(chǎng)建立良好的合作關(guān)系。（3）、 組合式渦輪增壓器。在現(xiàn)代柴油機(jī)和增壓器的選配上，根據(jù)壓氣機(jī)和柴油機(jī)的配合特性，運(yùn)行配合時(shí)所留的余量較小，增壓器或柴油機(jī)運(yùn)行工況稍有變化，極易進(jìn)入喘振區(qū)而發(fā)生喘振。喘振線(xiàn)B的左邊區(qū)域?yàn)榇駞^(qū),右邊區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定工作區(qū),因此喘振線(xiàn)是壓氣機(jī)穩(wěn)定工作的邊界線(xiàn)。 壓氣機(jī)的主要參數(shù)： 任何一個(gè)壓氣機(jī)的工作情況都由四個(gè)參數(shù)決定，即 1)流過(guò)壓氣機(jī)的空氣流量。（5）估計(jì)渦輪前的壓力，的初值可由下式來(lái)估?。? （417） 大氣溫度 渦輪增壓器綜合效率 渦輪增壓器綜合效率由膨脹比,和轉(zhuǎn)速,計(jì)算渦輪的速比通常把工作葉柵的輪周速度u與噴嘴出口的氣流速度的比值稱(chēng)為速度比： （418）由能量守恒方程及等熵理論，得到噴嘴出口理論出口速度為： （419） (420)—渦輪前燃?xì)饨^熱指數(shù)—重力加速度—工作葉輪平均直接（6）由，在渦輪特性曲線(xiàn)上尋找運(yùn)行點(diǎn)，得到渦輪等熵效率和流量數(shù).(7) 根據(jù)增壓器能量平衡方程式： （421）式中：—渦輪增壓器的綜合效率 軸流渦輪特性圖 （8）將與比較，如果,說(shuō)明渦輪提供的能量偏小，此時(shí)應(yīng)減小渦輪流動(dòng)截面,以使渦輪前的壓力升高，因此可根據(jù)渦輪功和壓氣機(jī)功的差值來(lái)修正，將的修正值代替原來(lái)的初值，重新計(jì)算，直到渦輪增壓器的能量平衡和質(zhì)量平衡都滿(mǎn)足為止。它可對(duì)不同渦輪增壓器參數(shù)以及柴油機(jī)的調(diào)整作出比較，特別是在參數(shù)的變化涉及到缸內(nèi)工作過(guò)程和排氣能量變化時(shí)能很快算出結(jié)果。它不僅可以在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能，而且還可以分析發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)過(guò)程。柴油機(jī)工作過(guò)程數(shù)值計(jì)算的上述功能，體現(xiàn)了它在柴油機(jī)設(shè)計(jì)和研究中的重要地位和作用。a．增壓壓力計(jì)算模式：渦輪的實(shí)際尺寸作為輸入?yún)?shù)給出。 (54) 計(jì)算出渦輪幾何當(dāng)量面積, 就可荃本確定禍輪增壓器的型號(hào)，也即解決渦輪增壓器與柴油機(jī)在特定工作點(diǎn)的匹配問(wèn)題。 (57)對(duì)于稀薄燃燒來(lái)說(shuō)，循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量可以從氣缸供油量和燃油最低熱值來(lái)計(jì)算。 對(duì)韋伯函數(shù)進(jìn)行積分就可以得到從燃燒開(kāi)始時(shí)燃油流量分?jǐn)?shù)： （512）換氣過(guò)程的基本方程同樣遵循熱力學(xué)第一定律： （513）式中；－氣缸內(nèi)工質(zhì)量；u －內(nèi)能；—缸內(nèi)壓力；V －氣缸容積；－壁面熱交換損失； －曲軸轉(zhuǎn)角；－流入氣缸的質(zhì)量；－流出氣缸的質(zhì)量；－進(jìn)入氣缸氣體的焓值；－氣體帶走的焓值。 (523)其中：—冷卻介質(zhì)的熱流量； —外部傳熱系數(shù)； —燃燒室外部壁面溫度； —冷卻介質(zhì)溫度。在研究的過(guò)程中，搜集了大量的資料，建立柴油機(jī)工作過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，包括缸內(nèi)模型，燃燒模型，增壓器模型等，當(dāng)然，由于本人水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，還有很多地方不足，只是對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模擬，今后希望可以進(jìn)行實(shí)際過(guò)程的研究。Bode。渦輪增壓器作為一種高效、節(jié)能、科技含量高的環(huán)保型產(chǎn)品，由于其具有改善汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放污染、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和重量比、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩特性、降低燃油消耗和發(fā)動(dòng)機(jī)噪音等優(yōu)點(diǎn)，所以，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車(chē)和工程機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)配置。二 渦輪增壓器的發(fā)展展望及其今后的研究盡管渦輪增壓是基于50多年前的技術(shù)，但它正是21世紀(jì)船舶汽車(chē)制造商尋求的用來(lái)滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的排放要求的技術(shù)。 郭軍良。h)≤192噪聲（ISO 3744） dB(A)≤100凈質(zhì)量（kg）1960外形尺寸 長(zhǎng)寬高mm1880100018606 結(jié)論通過(guò)文章的分析，分析當(dāng)前渦輪增壓器的發(fā)展情況，對(duì)其在當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)技術(shù)方面以及其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，文章的著重點(diǎn)在于其與內(nèi)燃機(jī)的匹配以及工作過(guò)程模擬，在數(shù)學(xué)模型上實(shí)現(xiàn)對(duì)于工作過(guò)程匹配的模擬，這是模擬的基礎(chǔ)。有了這些假設(shè)，就可以的到熱傳導(dǎo)方程： （521）其中：T為壁面溫度；λ為壁面材料導(dǎo)熱率；ρ為壁面材料密度；c 為壁面材料比熱。通過(guò)線(xiàn)性擬合，可以確定點(diǎn)之間的值。相反的情況則被稱(chēng)為富油燃燒。（2）由，從壓氣機(jī)特性線(xiàn)圖上讀出或用插值法算出，壓氣機(jī)特性線(xiàn)需先輸入計(jì)算機(jī)中延行點(diǎn)之和。迄今,人們已經(jīng)提出了許多柴油機(jī)及汽油機(jī)燃燒模型,而且試驗(yàn)研究也取得了不同程度的進(jìn)展。AVL BOOST軟件簡(jiǎn)介 AVL李斯特內(nèi)燃機(jī)及測(cè)試設(shè)備公司是全球規(guī)模最大的從事內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、動(dòng)力總成研究分析以及有關(guān)測(cè)試系統(tǒng)和設(shè)備開(kāi)發(fā)制造的完全獨(dú)立的私有公司。當(dāng)參數(shù)變化(如渦輪增壓器的某些參數(shù)、環(huán)境條件、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等)不涉及到缸內(nèi)工作過(guò)程時(shí)，利用聯(lián)合運(yùn)行的圖解法最方便。工作循環(huán)中加入的熱量為燃料的化學(xué)能及吸入增壓空氣的熱量成；指示功、與外界的傳熱量，系統(tǒng)內(nèi)所儲(chǔ)存能量的增加為0，用熱力學(xué)第一定律，并考慮到中冷器的傳熱量，可得： (416)式中，—渦輪前燃?xì)獾钠骄鶞箿囟? —循環(huán)指示功 —每循環(huán)工質(zhì)通過(guò)氣缸壁的傳熱量 —每循環(huán)工質(zhì)通過(guò)排氣管壁的傳熱量 —空氣定壓比熱容 —燃?xì)舛▔罕葻崛荩?）由及在壓氣機(jī)特性曲線(xiàn)上確定運(yùn)行點(diǎn)，得到壓氣機(jī)等嫡效率和增壓器轉(zhuǎn)速。然后找出接近值的空氣流量曲線(xiàn),并在該圖上根據(jù)值及燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的特征參數(shù)Z、的值,查出值。將各種轉(zhuǎn)速下的最高效率點(diǎn)連接起來(lái)即為最高效率曲線(xiàn)A。4 船舶柴油機(jī)與渦輪增壓器的匹配 船舶增壓器匹配中的主要因素現(xiàn)代柴油機(jī)為了提高功率，幾乎都采用了提高進(jìn)氣壓力的方法，使進(jìn)入氣缸的空氣密度增加，從而可以增加噴入氣缸的燃油量，以提高柴油機(jī)的平均有效壓力和柴油機(jī)的有效功率。這樣，廢氣渦輪增壓器達(dá)到增壓的目的，而廢氣動(dòng)力渦輪將廢氣能量直接變?yōu)楣β仕徒o曲軸。 (4)要提高產(chǎn)品質(zhì)量，及時(shí)改造和升級(jí)換代、淘汰落后產(chǎn)品和工藝，創(chuàng)造出我國(guó)自己增壓器的品牌。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使發(fā)動(dòng)機(jī)的緊急停車(chē)無(wú)水