【正文】 在圖族線上找出它們的平衡點(diǎn)，即匹配點(diǎn)(設(shè)計(jì)點(diǎn))，以及不同工況下(如外特性)的運(yùn)行線。大多數(shù)屬于匹配中的選擇。目前,渦輪增壓器已成為獨(dú)立的、標(biāo)準(zhǔn)的部件，其型號(hào)、規(guī)格的系列化和變形產(chǎn)品基本上涵蓋了柴油機(jī)的所有需求。但同時(shí)加重了柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，所以匹配渦輪增壓器需要在二者之間尋找最佳折中。該項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。 軸流式渦輪的流量特性圖柴油機(jī)的功率和轉(zhuǎn)化燃料熱能的多少與供入氣缸內(nèi)空氣的充量成正比．在氣缸容積和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，空氣充量與空氣密度成正比。（5）估計(jì)渦輪前的壓力，的初值可由下式來估?。? （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)功的差值來修正，將的修正值代替原來的初值，重新計(jì)算，直到渦輪增壓器的能量平衡和質(zhì)量平衡都滿足為止。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)通過氣缸壁的傳熱量 —每循環(huán)工質(zhì)通過排氣管壁的傳熱量 —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。 柴油機(jī)渦輪增壓器的匹配普通渦輪增壓器與柴油機(jī)的匹配是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，壓氣機(jī)和渦輪特性，設(shè)計(jì)點(diǎn)性能指標(biāo)(轉(zhuǎn)速、平均有效壓力、比油耗、排溫)等來進(jìn)行的，可建立如下匹配模型:（1）為使噴入柴油機(jī)的燃油更好的燃燒，可先假定一個(gè)合理的過量空氣系數(shù)，其值的選取可參照同類己投入運(yùn)行柴油機(jī)在油耗率、排放都較低時(shí)的過量空氣系數(shù)范圍內(nèi)選取，根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)行功率，估算空氣質(zhì)量流量及燃?xì)赓|(zhì)量流量: 由柴油機(jī)原理可得： （411）式中：—燃油消耗質(zhì)量流量 kg/s —過量空氣系數(shù) —掃氣系數(shù) —理論空燃比 在無旁通裝置時(shí)，通過渦輪的燃?xì)饬髁抗?就等于排氣流量，即為空氣流量和燃油消耗量之和，即： （412）（2）選取一定的增壓壓力，估計(jì)渦輪前的壓力，作初值進(jìn)行工作過程計(jì)算：對(duì)于增壓壓力的選取，先由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，計(jì)算充入氣缸的空氣容積流量： （413）式中：—充入氣缸的空氣容積流量 —發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 —與一臺(tái)壓氣機(jī)相連的氣缸數(shù) —?dú)飧坠ぷ魅莘e —沖程數(shù)，四沖程為4，二沖程為2 —充氣系數(shù)，對(duì)四沖程柴油機(jī)，~它隨增壓壓力的升高而略有升高，假定它在這一范圍內(nèi)與增壓壓力成正比，由此帶來的誤差很小。渦輪噴嘴環(huán)面積與活塞頂面積F之比是渦輪增壓匹配的一個(gè)重要參數(shù)/F與渦輪進(jìn)口溫度及掃氣壓比都有關(guān)系,從式(10)可看出,當(dāng)其他參數(shù)不變而變小時(shí),因此增壓匹配就達(dá)不到良好的效果。再把式（49）代入式（48）， 可得到以下關(guān)系式 (410)由(410)可以看出，不僅僅與進(jìn)排氣系統(tǒng)部件的幾何尺寸和渦輪噴嘴環(huán)尺寸有關(guān),，還與增壓匹配的運(yùn)行參數(shù)，以及進(jìn)氣門進(jìn)氣馬赫數(shù)有關(guān)，上式既包括了增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)又包括了增壓配合的熱力學(xué)參數(shù)。當(dāng)進(jìn)氣溫度恒定時(shí)，/值（即的大小）決定于壓氣機(jī)壓力比，渦輪膨脹比以及渦輪增壓總效率。和等嫡效率ηk。 3)壓氣機(jī)的進(jìn)口總壓；4)壓氣機(jī)的進(jìn)口總溫； 當(dāng)這四個(gè)參數(shù)獨(dú)立變化時(shí)，壓氣機(jī)的性能也隨之變化，如果這四個(gè)參數(shù)固定不變，則壓氣機(jī)的工作狀態(tài)也就完全確定了。 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)流過壓氣機(jī)的空氣流量。然后找出接近值的空氣流量曲線,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。根據(jù)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的要求,選取設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的參數(shù)、n、之后,參考同類柴油機(jī)的絕熱壓縮效率、柴油機(jī)的空氣比耗量、充氣系數(shù)與掃氣系數(shù) 之積等值。(3)在增壓器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 渦輪輸出的功率應(yīng)等于壓氣機(jī)消耗的功率及機(jī)械損失功率之和。 匹配方法：壓氣機(jī)與渦輪的匹配主要考慮兩者之間的平衡問題, 即兩者之間的平衡條件為:(1)壓氣機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)速相等。壓氣機(jī)可分為離心式與軸流式兩大類，兼有兩類特點(diǎn)的稱為混合式壓氣機(jī)。壓氣機(jī)由渦輪驅(qū)動(dòng)，其主要性能參數(shù)有：轉(zhuǎn)速、空氣流量、增壓比和效率等。增壓柴油機(jī)不允許壓氣機(jī)在喘振的條件下工作。喘振線B的左邊區(qū)域?yàn)榇駞^(qū),右邊區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定工作區(qū),因此喘振線是壓氣機(jī)穩(wěn)定工作的邊界線。將各種轉(zhuǎn)速下的最高效率點(diǎn)連接起來即為最高效率曲線A。越靠里邊的曲線效率越高,曲線A為最高效率線。曲線4表示轉(zhuǎn)速分別為5000r/min、4000r/min、3000r/min 和2000r/min時(shí)壓氣機(jī)排出壓力和效率隨流量變化的規(guī)律。在不同轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)排出壓力和效率隨空氣流量變化的規(guī)律,稱為離心式壓氣機(jī)的特性, 表示這種特性的曲線稱為離心式壓氣機(jī)的特性曲線,如圖所示。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,如果壓氣機(jī)處于嚴(yán)重的不穩(wěn)定狀態(tài),空氣流量忽大忽小,壓力值劇烈波動(dòng), 甚至出現(xiàn)氣體倒流,同時(shí)伴隨著壓氣機(jī)葉輪產(chǎn)生劇烈振動(dòng),并發(fā)出沉重的喘息聲或吼叫聲,這種現(xiàn)象稱為壓氣機(jī)的喘振。 離心式壓氣機(jī)的工作特性壓氣機(jī)與渦輪機(jī)同軸相連,構(gòu)成渦輪增壓器。：1．當(dāng)壓縮機(jī)接近喘振工況時(shí)，掃氣箱管道中會(huì)發(fā)生周期性的時(shí)高時(shí)低“呼哧呼哧”的噪聲，就象人在哮喘的時(shí)候，喘不過氣來；嚴(yán)重的情況下，噪聲大增，在大型柴油機(jī)上的聲音頻率比較低，類似于強(qiáng)烈的爆炸音，聽起來讓人膽戰(zhàn)心驚； 在小型機(jī)上，比如船舶輔機(jī)（發(fā)電柴油機(jī) ）上，因其轉(zhuǎn)速較快 ，聲音頻率較高，類似于鎯頭敲擊鐵器的聲音；2．喘振時(shí)，掃氣壓力和空氣流量會(huì)出現(xiàn)周期性的、大幅度的脈動(dòng)，從而引起掃氣壓力表大幅度地?cái)[動(dòng)；3．壓縮機(jī)的機(jī)體、軸承的振動(dòng)振幅顯著增大，機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有葉輪葉片的損毀，軸承的燒毀。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。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。通過間隙測(cè)量可以準(zhǔn)確地判定渦輪增壓器是否需要維護(hù)或更換。增壓柴油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)和其它柴油機(jī)相似，但應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：(1)柴油機(jī)工作lO00h后應(yīng)拆下渦輪增壓器進(jìn)行技術(shù)規(guī)范測(cè)量。(3)避免柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動(dòng)后應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3~5min，使?jié)櫥蛪毫?、溫度正常以后再加?fù)荷。（1）嚴(yán)格按照規(guī)程操作，特別在冬季寒冷的早晨啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)不要猛轟油門，這對(duì)增壓器是致命的損壞；長(zhǎng)時(shí)間行駛后應(yīng)避免在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)熄火，應(yīng)讓柴油機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)35min、等增壓器降速后再熄火。在該增壓系統(tǒng)中，除廢氣渦輪增壓器外，還有由穩(wěn)壓箱、共振管、共振室等構(gòu)成的進(jìn)氣慣性增壓系統(tǒng)，利用壓力峰值可進(jìn)一步提高增壓后的進(jìn)氣壓力。（3）、 組合式渦輪增壓器。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。 廢氣渦輪增壓器是將廢氣動(dòng)力渦輪與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)起來工作，稱為復(fù)合式廢氣渦輪增壓器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，一般柴油機(jī)合理地加裝廢氣渦輪增壓系統(tǒng)后，可提高功率 30% ～ 50% ，降低比油耗 5% 左右，有利于改善整機(jī)動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能及排放品質(zhì)，因而得到廣泛應(yīng)用。他們的作用分別如下： （1）、 廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有一定能量的廢氣進(jìn)入渦輪并膨脹作功，廢氣渦輪的全部功率用于驅(qū)動(dòng)與渦輪機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)工作葉輪，在壓氣機(jī)中將新鮮空氣壓縮后再送入氣缸。渦輪增壓器由于滯燃期短，壓力升高率低，可以使燃燒噪音降低。在低負(fù)荷區(qū)，渦輪增壓器對(duì)經(jīng)濟(jì)性沒有明顯改善。 柴油機(jī)使用了渦輪增壓器后發(fā)動(dòng)機(jī)具有升功率高，油耗率低，排污較少,指示功率和有效功率都提高了，也就是提高了機(jī)械效率，自然可以明顯改善高負(fù)荷區(qū)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。要樹立一切為用戶的思想，加強(qiáng)與主機(jī)配套廠的聯(lián)系，及時(shí)介紹本廠新品開發(fā)狀況，經(jīng)常了解用戶的要求，要做好主機(jī)配套廠的生產(chǎn)服務(wù)，及時(shí)掌握產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，與主機(jī)配套廠建立良好的合作關(guān)系。 (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。 (3)加快企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，加快新產(chǎn)品開發(fā)速度。 (2)進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，形成合理的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模，降低研發(fā)和生產(chǎn)成本，發(fā)揮國(guó)產(chǎn)增壓器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。面對(duì)在資本、管理、人才、品牌、技術(shù)、質(zhì)量、信息、策略、營(yíng)銷等方面都占優(yōu)勢(shì)的跨國(guó)公司，我國(guó)增壓器生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該如何迎接挑戰(zhàn)，投入戰(zhàn)斗。 可通過改變渦輪噴嘴角度，以改變有效截面和效率曲線，達(dá)到調(diào)節(jié)排氣量，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的目的。目前根據(jù)汽車用增壓器的使用環(huán)境和條件，從使用的各種陶瓷材料中選擇的結(jié)果，特別是使用1000℃以下的溫度范圍，從強(qiáng)度、耐熱沖擊性分析其氮化硅陶瓷的性能最好。 隨著小型渦增壓器在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上的廣泛應(yīng)用，車用發(fā)動(dòng)機(jī)特別是汽油機(jī)排溫高，要求加速性能好，而陶瓷材料其重量輕、耐熱性好，且比重輕，用它來制造的渦輪能耐高溫轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，易于加速，可借以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性。 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。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使發(fā)動(dòng)機(jī)的緊急停車無水冷卻時(shí)軸承殼體的溫升也比較小，減少了結(jié)焦的隱患。近幾年小型增壓器的中間體軸承部位采用水冷結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也逐漸增多，轎車用的小增壓器幾乎全部采用水冷結(jié)構(gòu)。根據(jù)國(guó)外研究介紹，如以浮動(dòng)軸承效率為100%計(jì)算，滾動(dòng)軸承則為110%。當(dāng)前車用發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器的使用期限一般可達(dá)10－15萬km，即約30005000小時(shí)，當(dāng)然也有超過50萬km的。 （3）加快渦輪增壓器軸承的研究。 目前，在中型載車重車用柴油機(jī)上使用旁通放氣的較多，而在輕型、高速發(fā)動(dòng)機(jī)上越來越多采用可調(diào)截面噴嘴增壓器，既能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低速大扭矩和加速性的要求，又能在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，將增壓壓力控制在所需范圍內(nèi)?，F(xiàn)在世界各國(guó)增壓器公司在最新車用增壓器產(chǎn)品上，已采用大容量混流渦輪和寬流量范圍的前傾后彎壓氣機(jī)來獲得高效率的增壓器性能。 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。為此，隨著增壓器技術(shù)的不斷提高，渦輪增壓器設(shè)計(jì)的目趨成熟，新型車用渦輪增壓器將會(huì)朝著提高增壓比，增加增壓器效率，減少零件數(shù)，拓寬流量范圍，朝著小型化的方面發(fā)展。 (1)迅速響應(yīng)新技術(shù)、新材料、新工藝、新發(fā)明，新產(chǎn)品開發(fā)周期越來越短； (2)增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)一起整體優(yōu)化、電控化，即所謂發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)，更加強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)綜合效率或總效率； (3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，向小型化方向發(fā)展、且各公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨同化； (4)增壓器制造更加專業(yè)化，加工數(shù)控化、生產(chǎn)自動(dòng)化、設(shè)備柔性化； (5)增壓器制造業(yè)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，