江铃汽车JMC涡轮增压器的选择及其试验.pdfVIP

涡轮增压器的选择 BOOST 软件在涡轮增压器选型中的应用 汪恩波 （江铃汽车股份有限公司产品开发中心 江西南昌市迎宾北大道 509 号） 摘 要: 某型号柴油机的热力学计算模型,应用AVL BOOST 软件,对柴油机进行增压器选型和 匹配分析。 关键词:柴油机， 排放 ，增压器、气门升程，增压压力 1、概述 本文主要针对某一机型柴油机在早期性能开发过程进行涡轮增压器的选择以满足发动机 油耗率和性能的要求。我们希望能通过对涡轮增压器的选择准确能够对发动机的后续开发有帮 助。 2 ．涡轮增压器匹配所需考虑的问题 选择涡轮增压器的重点是着重研究增压器与内燃机方案上的匹配和内部工作 的匹配两方面。方案上的匹配主要考虑：①是采用脉冲还是等压涡轮增压；②增压 空气冷却还是不冷却；③采用小涡轮还是大涡轮；④与汽油机还是与柴油机匹配。 内部工作匹配主要研究：①压气机特性与内燃机耗气特性的匹配；②涡轮特性与内 燃机特性的匹配；③涡轮与压气机的匹配功率点；④内燃机与整个增压器的匹配。 内燃机的所有气缸或者是单排气缸（对 V 型内燃机）排出的废气汇流到一根 总的排气管中。该排气总管的容积足够大，以致实际上在排气管中不会出现压力的 波动。这种排气管与等压涡轮的增压器相联就构成等压涡轮增压的内燃机。这种增 压方式的优点是气缸数的多少与支管的连接方式就没有关系。排气管结构简单，制 造与备件供应容易；供给涡轮的废气能量是均匀的，不会出现排气干扰与空程。但 存在着排气突然膨胀的能量损失，特别是在部分负荷和加速时从气缸中排出的废气 产生较大的压力降。 内燃机耗气特性或流通特性是表示单位时间内通过内燃机的空气流量与内燃 机转速和气体增压压力之间的关系。进气压力增加，流量增加；进气阻力增加，流 量减小；流量随转速增高而增大。内燃机耗气特性可通过试验或电算得到。 压气机匹配的基本要求： ①压气机特性与内燃机耗气特性匹配的基本要求是：压气机的最小流量（喘振线流 量）应大于内燃机外特性最小流量的 10%~15%，以避免进气脉动和瞬态工作时出 现喘振；压气机的堵塞流量应大于内燃机外特性最大流量。 ②内燃机外特性工况的流量应穿过压气机最大绝热效率圈。 ③在有多种增压器型号中压气机的绝热效率应选用较高者。 ④在同样的工作流量范围及压比下，压气机的高绝热效率圈应该高且范围大。 58 ⑤在不同的压气机绝热效率时，不同的压气机转速所占的流量范围应大。 ⑥在相同的流量及压比下，压气机叶轮直径宜小（特别是对车用增压内燃机）。 当然，上面各要求是从技术角度考虑的，还要考虑到增压器的质量、成本、供应、服务 等情况以及某些特殊要求。针对以上各点，可以按相同的坐标与坐标比例将压气机特性线和内 燃机耗气线用透明纸叠在一起就可初步对它们的匹配做出正确的判断。 3 使用 AVLBOOST 进行涡轮增压器的选型 3.1 发动机基本参数 表 1 发动机的基本参数 图 1 发动机的 BOOST 模型 型号 型式 直列、水冷、四冲程直 缸数×缸径×冲程(mm) 喷式 压缩比 17.2：1 点火顺序 1-3–4-2 标定工况比油耗(g/ kW·h) ≤230 曲轴旋转方向(从飞轮端看) 逆时针 冷却方式 强制水冷 润滑方式 压力飞溅复合式 3.2 涡轮机的选型 涡轮应具有合适的通流能力，并在内燃机运行范围内具有较高的效率。实践证 明涡轮流通能力的大小对匹配性能是十分敏感的。内燃机与涡轮机匹配良好主要看 涡轮流通能力的选择是否合适。其方法是在涡轮通流特性线