涡轮增压器如何工作- 专家

深入研究压缩机性能图,指导如何估算发动机的压力比和质量流速,并在性能图上绘制以选择合适的涡轮增压器。

性能和可靠性

涡轮增压器如何工作- 专家知识

本文稍作介绍,并对压缩机特性线图部分、如何估算发动机的压力比和质量流以及如何在线图上绘制点以选择合适涡轮增压器进行说明。

压缩机特性曲线图

压缩机特性曲线图的构成:压缩机性能图是描述特定压缩机性能特征的曲线图,当中包括效率、质量流量、增压压力比和转速。此处所示的是典型压缩机特性曲线图的要素。如想了解更多信息,请下载我们的指南:

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压比

压比()定义为出口和入口的绝对压力比。表压测量高于大气压的压力,因此测量大气压力的时候读数为零。气压计测量相对于大气压的歧管压力,因而是表压。如想了解更多信息,请下载我们的指南:

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质量流量

您需要了解的内容:

  1. 质量流量是在给定时间段内流过压缩机(和发动机!)的空气质量,通常表示为lb/min(磅/分钟)。虽然可以物理测量质量流量,但在许多情况下,估算的质量流量就足够了。
  2. 许多人使用体积流量(以立方英尺/分钟,CFM或ft3/min表示)代替质量流量。通过乘以空气密度,可以将体积流量转换为质量流量。海平面的空气密度为0.076 lb/ft3。
  3. 我的质量流量是多少?作为一般规则,涡轮增压的汽油发动机将每lb/min的气流产生9.5-10.5马力(在飞轮处测量)。因此,目标峰值马力为400 Hp的发动机将需要36-44 lb/min的气流才能达到该目标。这只是粗略的初步近似值,以帮助缩小涡轮增压器选择范围。

喘振线

喘振是压缩机性能图的左边界。该线左侧的操作表示流量不稳定的区域。该区域的特点是增压压力从轻微的颤振到大幅波动。当出现这两种现象之一时,喘振就发生了。最具破坏性的是荷载条件下的喘振。当增压后节气门快速关闭时,通常会出现喘振。开槽式压缩机(参见图2)的作用是通过允许一些气流通过槽口离开叶轮来使喘振线进一步向左移动(参见图3),以防止喘振发生。

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阻塞线

阻塞线是压缩机特性曲线图的右边界。对于Garrett特性曲线图,阻塞线通常由效率降至58%以下的点定义。除了压缩机效率快速下降超过该点之外,涡轮增压器速度也将接近或超过允许极限。如果您的实际或预测操作超出该极限,则需要更大的压缩机。

涡轮增压器速度线

涡轮增压器速度线是一组特定的涡轮增压器速度曲线。可以通过插值来估计这些线之间的涡轮增压器速度。随着涡轮增压器速度增加,压比和/或质量流量也将增加。如上面在阻塞线描述中所指出的,涡轮增压器速度线非常靠近性能图的最右边缘。一旦压缩机运行超过阻塞极限,涡轮增压器转速就会快速增加,并且很可能出现涡轮增压器超速状态。

效率岛

效率岛是特性曲线图上的同心区域,表征压缩机的效率。曲线图中心附近最小的岛是最高/峰值效率岛。当环从中心向外时,效率下降,直至喘振和阻塞极限。

在性能图上绘制点

在本节中,介绍了计算满足马力目标所需的质量流量和增压压力的方法。然后,该数据将用于选择合适的压缩机和涡轮增压器。以及燃油喷射器、燃油泵和调节器以及其他发动机部件。

估计所需的空气质量流量和增压压力以达到马力目标:

您需要了解的内容:

  1. 马力目标
  2. 发动机排量
  3. 最大转速(RPM)
  4. 环境条件(温度和气压。气压通常以英寸汞柱表示,可以通过除以2转换为psi)

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功率和效率

所有用途的涡轮增压器

基础知识

涡轮增压系统101包含以下领域-基础知识:防喘阀、废气旁通阀、油水管道、滑动轴承与球轴承。

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进阶知识

涡轮增压系统102 包含以下领域—进阶知识:wheel trim(压机进出口面积比)、涡轮机壳体A / R和壳体尺寸、铸造型歧管与焊接型歧管、压缩比与增压、空燃比调整:浓燃与稀燃

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专家知识

本文稍作介绍,并对压缩机特性线图部分、如何估算发动机的压力比和质量流并在线图上绘制以选择合适涡轮增压器进行说明。

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