涡轮增压器与柴油机匹配性能的调整
李宁
涡轮增压器和柴油机是两种工作原理各不相同的机械，具有明显不同的工作特性，它们的联合运行，就存在一个匹配和调整的问题。
一、匹配的主要要求
1.柴油机每个工作循环内涡轮增压器所提供的空气增压比和流量，均能满足柴油机进气的需要；
2.柴油机排气所提供的能量能满足涡轮带动压气机的需要；
3.柴油机进气特性曲线与压气机运行特性曲线相匹配，尽可能落在压气机特性曲线的高效率区域内，并远离喘振边界线。
这样，才能达到满意的运用效果。选配时，通常按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，然后根据厂方提供的技术资料和特性曲线图，选定增压器的型号。选定后即做配机试验，以求全面满足增压器与柴油机联合运行时的性能要求。
涡轮增压器与柴油机的匹配还应满足各种工况运行时的良好配合。良好的配合主要表现在：（1）在整个运行范围内能正常工作，不出现喘振、超速、排气温度超限等；（2）柴油机运行线处于压气机的高效率区内。
涡轮增压器是专业厂批量生产的系列产品，生产厂为了使增压器能适应不同用途、不同输出功率、不同增压系统和不同安装位置的柴油机需要，均按组合式结构进行设计，提供通用特性曲线，并备有大量通用零部件供选用。同一型号的增压器在壳体和叶轮直径不变的情况下，变更少量通流元件，如压气机叶轮、涡轮叶片、喷嘴环和扩压器等，就能在较宽广的流量和增压比范围内保持高的综合效率，满足匹配柴油机的要求。并在按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，并选定型号后，配机试验可根据需要适当调整通流元件，以适应匹配要求。
二、匹配性能的调整
在匹配试验或运行中，可能出现如下几方面的问题需要进行调整：
1.运行线太靠近喘振线甚至穿入喘振区
调整时首先弄清产生喘振的原因，然后采取适当措施：
（1）改用小一号的增压器。小一号增压器的喘振线大致平行于原压气机的喘振线并移向流量小的一边，这样运行线就可脱离喘振区。但须注意，选用新型号后，柴油机的运行线已不是原来的曲线，可能也略向流量小的方向移动，故要重新做配套试验。
（2）适当缩小压气机通流截面。这时压气机叶轮和扩压器的截面都要相应缩小，因此它的特性线将大致平行原特性线并向流量小的方向偏移。
（3）减小压气机进口处直径。如果能判断喘振是在导风轮中发生，则可减小叶轮的进口直径，使特性线向小流量方向偏移。
（4）减小扩压器进口角。当运行线偏离喘振线太远时，可采用与上述措施相反的调整措施，使运行线位于压气机高效率区。
改变喷嘴喉部截面积是改变运行线位置的有效方法。增大截面积时，涡轮的通流能力增加了，如果增压压力不变，则通过增压系统的流量增加，压气机的流量也增加，因此运行线离开喘振线向流量大的方向移动。但是在增压压力不变的条件下，要达到涡轮机与压气机功率平衡，柴油机排气温度将要提高，增压压力上升，是调整增压压力的有效措施。
增压器引起喘振原因很多，如进气管联接的气缸数目较少，管道容积过小，使气流脉动大而引起喘振，而且脉动振幅愈大、频率愈低，则喘振线愈往流量大的方向偏移；高原地区由于环境压力低，空气密度小，压气机中气流的雷诺数下降，气流粘性影响明显增加，容易产生喘振。
2.增压器转速和增压压力的调整
增压比近似与增压器转速的平方成正比，故两者的调整措施是一致的。常用的方法是调整喷嘴环截面积，增大时，废气能量降低，增压器转速下降，增压压力随之下降，反之亦然。
3.涡轮进口温度的调整
涡轮进口温度不仅直接影响涡轮运行的可靠性，同时它也表征柴油机热负荷的大小。影响排气温度的因素很多，适当调整供油系统各参数，如循环供油量、供油提前角、改善雾化混合性能等均可降低排气温度；适当增大气门重叠角，加强扫气能力，提高充量系数，改善气缸热负荷，降低排温，同时也改善了燃烧条件，降低了耗油率。在增压柴油机中，排气温度高的一个重要原因是由进气温度高引起的。进气温度每升高1 ℃，柴油机排气温度一般升高2～3 ℃。柴油机进气温度主要决定于增压比和压气机效率，增压比愈高，压气机效率愈低，则进气温度愈高。因此使运行线位于压气机高效率区也是降低涡轮进口温度的办法。
由于压气机特性决定了高效率区只存在于一个相当狭窄的范围，所以在与拖拉机、汽车用柴油机配套时，应该按柴油机的使用工况加以考虑。一般使压气机最高效率区相当于柴油机最大扭矩处，即60%～70%标定转速处，而使标定工况处的增压器效率稍微低些。
涡轮增压器和柴油机是两种工作原理各不相同的机械，具有明显不同的工作特性，它们的联合运行，就存在一个匹配和调整的问题。
一、匹配的主要要求
1.柴油机每个工作循环内涡轮增压器所提供的空气增压比和流量，均能满足柴油机进气的需要；
2.柴油机排气所提供的能量能满足涡轮带动压气机的需要；
3.柴油机进气特性曲线与压气机运行特性曲线相匹配，尽可能落在压气机特性曲线的高效率区域内，并远离喘振边界线。
这样，才能达到满意的运用效果。选配时，通常按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，然后根据厂方提供的技术资料和特性曲线图，选定增压器的型号。选定后即做配机试验，以求全面满足增压器与柴油机联合运行时的性能要求。
涡轮增压器与柴油机的匹配还应满足各种工况运行时的良好配合。良好的配合主要表现在：（1）在整个运行范围内能正常工作，不出现喘振、超速、排气温度超限等；（2）柴油机运行线处于压气机的高效率区内。
涡轮增压器是专业厂批量生产的系列产品，生产厂为了使增压器能适应不同用途、不同输出功率、不同增压系统和不同安装位置的柴油机需要，均按组合式结构进行设计，提供通用特性曲线，并备有大量通用零部件供选用。同一型号的增压器在壳体和叶轮直径不变的情况下，变更少量通流元件，如压气机叶轮、涡轮叶片、喷嘴环和扩压器等，就能在较宽广的流量和增压比范围内保持高的综合效率，满足匹配柴油机的要求。并在按标定工况确定涡轮增压器的主要设计参数，并选定型号后，配机试验可根据需要适当调整通流元件，以适应匹配要求。
二、匹配性能的调整
在匹配试验或运行中，可能出现如下几方面的问题需要进行调整：
1.运行线太靠近喘振线甚至穿入喘振区
调整时首先弄清产生喘振的原因，然后采取适当措施：
（1）改用小一号的增压器。小一号增压器的喘振线大致平行于原压气机的喘振线并移向流量小的一边，这样运行线就可脱离喘振区。但须注意，选用新型号后，柴油机的运行线已不是原来的曲线，可能也略向流量小的方向移动，故要重新做配套试验。
（2）适当缩小压气机通流截面。这时压气机叶轮和扩压器的截面都要相应缩小，因此它的特性线将大致平行原特性线并向流量小的方向偏移。
（3）减小压气机进口处直径。如果能判断喘振是在导风轮中发生，则可减小叶轮的进口直径，使特性线向小流量方向偏移。
（4）减小扩压器进口角。当运行线偏离喘振线太远时，可采用与上述措施相反的调整措施，使运行线位于压气机高效率区。
改变喷嘴喉部截面积是改变运行线位置的有效方法。增大截面积时，涡轮的通流能力增加了，如果增压压力不变，则通过增压系统的流量增加，压气机的流量也增加，因此运行线离开喘振线向流量大的方向移动。但是在增压压力不变的条件下，要达到涡轮机与压气机功率平衡，柴油机排气温度将要提高，增压压力上升，是调整增压压力的有效措施。
增压器引起喘振原因很多，如进气管联接的气缸数目较少，管道容积过小，使气流脉动大而引起喘振，而且脉动振幅愈大、频率愈低，则喘振线愈往流量大的方向偏移；高原地区由于环境压力低，空气密度小，压气机中气流的雷诺数下降，气流粘性影响明显增加，容易产生喘振。
2.增压器转速和增压压力的调整
增压比近似与增压器转速的平方成正比，故两者的调整措施是一致的。常用的方法是调整喷嘴环截面积，增大时，废气能量降低，增压器转速下降，增压压力随之下降，反之亦然。
3.涡轮进口温度的调整
涡轮进口温度不仅直接影响涡轮运行的可靠性，同时它也表征柴油机热负荷的大小。影响排气温度的因素很多，适当调整供油系统各参数，如循环供油量、供油提前角、改善雾化混合性能等均可降低排气温度；适当增大气门重叠角，加强扫气能力，提高充量系数，改善气缸热负荷，降低排温，同时也改善了燃烧条件，降低了耗油率。在增压柴油机中，排气温度高的一个重要原因是由进气温度高引起的。进气温度每升高1 ℃，柴油机排气温度一般升高2～3 ℃。柴油机进气温度主要决定于增压比和压气机效率，增压比愈高，压气机效率愈低，则进气温度愈高。因此使运行线位于压气机高效率区也是降低涡轮进口温度的办法。
由于压气机特性决定了高效率区只存在于一个相当狭窄的范围，所以在与拖拉机、汽车用柴油机配套时，应该按柴油机的使用工况加以考虑。一般使压气机最高效率区相当于柴油机最大扭矩处，即60%～70%标定转速处，而使标定工况处的增压器效率稍微低些。
