增壓比柴油機和渦輪增壓器的匹配

一臺性能優(yōu)良的柴油機和一臺效率高的渦輪增壓器，組合在一起后變成的增壓柴油機，其性能會更好。但這里有一個合理匹配的問題，合理匹配的前提是認真仔細的前期研究和實驗獲得的。

（1）柴油機和壓氣機的匹配。

柴油機和壓氣機的匹配，主要指柴油機所需空氣流量及壓氣機所能提供空氣流量的匹配。根據(jù)柴油機用途不同，其特性也會不同，如負荷特性、速度特性、調(diào)速特性等。要用一個增壓器完全滿足些特性的匹配條件，必須滿足以下條件：滿足柴油機上述特性的空氣流量曲線可盡量穿過氣機流量一效率曲線的高效率區(qū)，尤其是常用工況75%～90%負荷時應(yīng)在壓氣機高效率（菱形B區(qū)）。

柴油機的特性曲線，特別是速度特性的空氣流量曲線應(yīng)遠離壓氣機的喘振區(qū)，即所說的要有足夠的富裕喘振區(qū)，通常要大于10%以上。

（2）柴油機和渦輪的匹配。

這里所指的匹配，主要指柴油機所提供的廢氣流量、壓力溫度和燃氣渦輪所需廢氣流量、壓力、溫度的匹配，主要有以下方面：在柴油機整個運轉(zhuǎn)過程內(nèi)，渦輪機均具有較高的效率；柴油機排氣管、排氣道、排氣門和渦輪渦殼通道、噴嘴環(huán)、渦輪葉輪通道都要匹配合理，使柴油機在不同特性區(qū)域內(nèi)都能到獲得優(yōu)良的性能目標。

一臺發(fā)動機壓縮比的高低是判斷其性能高低的一個重要標準。發(fā)動機壓縮比越高，汽油與空氣的混合越充分，能夠發(fā)出的功率也就越高，因此許多廠家也都想把自身發(fā)動機的壓縮比提高。

增壓技術(shù)的效果與提高發(fā)動機自身壓縮比的效果有著異曲同工之妙。兩者都是通過在壓縮行程時提高空氣與汽油的混合程度，從而提高發(fā)動機性能，換句話說，增壓就是一種變相提高發(fā)動機壓縮比的方法。當然單單通過提高發(fā)動機壓縮比帶來的性能是不能夠跟增壓相提并論的，因為通過增壓方式提高發(fā)動機的壓縮比，汽缸內(nèi)部的壓力會更大，產(chǎn)生的扭矩也因此更大。正因為增壓方式的使用是一種變相提高了發(fā)動機壓縮比的方式，所以當發(fā)動機運用了增壓技術(shù)時，發(fā)動機自身的壓縮比也就不能夠設(shè)定得太高，因為一旦發(fā)動機帶動增壓系統(tǒng)運作后，發(fā)動機的壓縮比會在自身的基礎(chǔ)上大幅增大，因此不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今無論是機械增壓還是渦輪增壓的發(fā)動機，在自身發(fā)動機壓縮比的設(shè)定上都會比同排量自然吸氣發(fā)動機的壓縮比低，避免因增壓方式的使用而導致發(fā)動機壓縮比提高所帶來的一系列問題。傳統(tǒng)增壓發(fā)動機，無論是機械增壓還是渦輪增壓，在壓縮比的設(shè)定上一般都在8.0—9.5之間。

根據(jù)增壓比的大小，增壓系統(tǒng)又可分為低增壓系統(tǒng)、中增壓系統(tǒng)、高增壓系統(tǒng)和超高增壓系統(tǒng)4類。

低增壓系統(tǒng)：ηk<1.5，Pk≤0.15MPa，低增壓柴油機。

中增壓系統(tǒng)：ηk=1.5～2.5，Pk=0.15～0.25MPa，中增壓柴油機。

高增壓系統(tǒng)：ηk=2.6～3.5，Pk=0.25～0.35MPa，高增壓柴油機。

超高增壓系統(tǒng)：ηk>3.5，Pk>0.35MPa，超高增壓柴油機。

大型船用柴油機的Pk一般為0.3MPa左右。

發(fā)動機增壓比是指航空發(fā)動機壓氣機出口和進口的靜壓或總壓之比，又稱總壓縮比（total compression ratio）。壓氣機多采用多級壓縮，每級的壓縮比稱為級壓縮比，總壓縮比等于各級壓縮比之乘積。

軍用渦輪風扇發(fā)動機的增壓比為25~30，先進的民用發(fā)動機的增壓比已達45。增壓比反映了壓縮機對流動的壓縮程度，提高發(fā)動機的增壓比可以提高壓縮效率和燃燒效率。增壓過程將導致發(fā)動機的總壓損失，總壓損失接近0的增壓比稱為最佳增壓比。在最佳增壓比下，發(fā)動機的推力最大；在最經(jīng)濟增壓比下，發(fā)動機的耗油率最低。

增壓比是指增壓器壓氣機出口處的壓力Pk與壓氣機進口處的壓力Po之比值，一般以字母ηk表示，即：

增壓比是增壓柴油機的重要性能指標之一，其大小直接反映柴油機的強化程度。對于一定的渦輪前溫度，根據(jù)熱力計算可求得一個最佳增壓比(即產(chǎn)生最大作功能力的增壓比)和一個最經(jīng)濟增壓比(即耗油率最低的增壓比)，選取時應(yīng)根據(jù)發(fā)動機用途權(quán)衡考慮。

由壓氣機基本工作原理可知：壓氣機的級壓縮功(

其中，

由此可知，提高壓氣機(或風扇)單級增壓比的基本方法是：

（1）提高壓氣機轉(zhuǎn)速；

（2）采用先進的葉型設(shè)計。

提高轉(zhuǎn)速后，壓氣機(風扇)葉片前緣及葉片通道內(nèi)將出現(xiàn)超聲速流動，由于超聲速氣流的特點，為了減少激波損失和提高壓氣機工作穩(wěn)定性，必須采用先進的葉片設(shè)計思想。因此，對于高轉(zhuǎn)速、高扭速的壓氣機葉片設(shè)計，必須采用先進的全三維計算流體力學設(shè)計方法。

國內(nèi)外常規(guī)液壓系統(tǒng)的最高壓力等級只能達到32~40mpa，當需要更高壓力等級的油源時，可以通過增壓回路等方法實現(xiàn)這一要求。增壓回路用來使系統(tǒng)中某一支路獲得比系統(tǒng)壓力更高的壓力源，增壓回路中實現(xiàn)油液壓力放大的主要元件時增壓器，增壓器的增壓比取決于增壓器大，小活塞的面積之比。

機械增壓與渦輪增壓機械增壓

此類增壓器是以不增加引擎排氣量為前提，使動力輪輸出提升的方法。是直接利用引擎出力來驅(qū)動增壓器，再將高密度空氣送入汽缸內(nèi)以提高引擎的輸出功率。

機械增壓與渦輪增壓渦輪增壓

渦輪增壓則是利用引擎的廢氣排放來驅(qū)動壓縮機。最早的增壓器全部都是機械增壓，在剛發(fā)明時被稱超級增壓器（Supercharge），后來渦輪增壓發(fā)明之后為了區(qū)隔兩者，渦輪增壓器被稱為Turbo Supercharger，機械增壓則被稱為Mechanical Supercharger，久而久之，兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger。