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工 业 技 术
０ 引言
涡轮增压器技术是提高发动机效率、降低燃油消耗、减少废气排放的有效手段。增压发动机在减小排量的情况下通过提升进气压力能够使相同排量的发动机动力性能提升，同时增压发动机的燃油经济性与自然吸气的发动机相比有所提升。根据整车车型动力性、经济性的目标要求，该文设计开发了节能高效的涡轮增压发动机。
影响增压发动机性能的设计开发内容包括控制系统的标定、进气歧管总成及排气歧管总成的走向、整车进气系统压降和排气系统背压等，但是涡轮增压器的匹配是否优良是最为关键的[1]。涡轮增压器的匹配结果直接影响燃油经济性和发动机的动力性能（功率、扭矩）。增压器的匹配内容主要包括方案匹配和性能匹配。
１．１ 发动机设计目标
１．１．１ 发动机设计目标参数确定
根据整车目标的确定，要求发动机有很好的低速扭矩和中速中负荷的燃油经济性[2]。具体设计开发的技术目标参数见表1。
１．１．２ 确定压缩比
该款发动机为汽油发动机，发动机和涡轮增压器匹配的关键主要避免爆震的产生，所以要控制好发动机排气温度、进气压力、增压器转速范围。由于增压后排温易升高，所以增压发动机的压缩比要比自然吸气发动机的低，保证燃烧稳定性。通过对比研究最后确定为压缩比为9∶1。
１．１．３ 确定中冷技术
由于增加发动机提升了进气的压力，导致进气温度的升高，为了保证燃烧的稳定性，必须采用冷却系统将进气温度降下来，同时对发动机的动力性、经济性均有提高，经过研究确定采用空对空中冷器冷却增压后的空气温度。
１．１．４ 确定涡轮机的叶片大小
涡轮机的大小直接影响了整车的使用性能，影响发动机随油门提升扭矩的 响应速度，由于小涡轮质量
轻，低速响应性较好，但这可能要损失高速段的动力性。通过对于匹配目标的研究确定选择小涡轮增压器进行匹配。
２ 涡轮增压器匹配方案确定２．１ 涡轮增压器匹配方案选择
为了保证涡轮增压器匹配的合理性，确定了3款涡轮增压器进行匹配选择，并统一进行编号，具体方案见表2。
表2 涡轮增压器匹配方案
方案压气机涡轮机型号直径（ｍｍ）
A ／R 型号直径（ｍｍ）
Ａ／Ｒ１Ｔ５５４１０．４１Ｔ７６３７０．２９２Ｔ５５４４０．５３Ｔ７６３７０．２９３
Ｔ５７
４４
０．６
Ｔ７６
３７
０．３７
表2中：
A 代表压气机出风口横截面积；R 代表涡轮轴承中心到压气机出风口横截面中心点的距离。对以上3种不同的涡轮增压器增压曲线进行分析，根据分析结果对1和3方案进行仿真模拟 [3]。方案1MAP 图如图1所示，图中的数据显示压气机流量在可接受的范围内工作。
方案3MAP 图如图2所示，图中的数据表明压气机流量明显增大（可以获得更好的动力性）
根据上面数据对比，最终选定方案3为最终匹配方案，这种匹配是最有可能达到匹配目标值的。
２．２ 涡轮增压器与发动机的模拟计算
根据开发目标对发动机耗气特性进行预估模拟计算[4]，得到发动机耗气特性与压气机特性匹配如图3所示。图中可以看出发动机耗气特性曲线在增压器的喘振和阻滞区中间的位置，即发动机运行时不会发生喘振和阻滞现象，方案3确定的涡轮增压器符合设计要求。
为了最大限度地满足此款发动机的应用技术要求，最终涡轮增压器主要参数设计见表3。
某款发动机涡轮增压器选型与匹配
程勉宏 王文竹 付 强
（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110136）
摘 要：该文对某款涡轮增压发动机进行涡轮增压器选型匹配，目的是满足整车目标要求。根据开发目标确定了三款涡轮增压器的开发方案，根据目标扭矩、功率、燃油消耗率和高原使用情况进行了模拟分析、试验验证，确定一款涡轮增压器，使发动机在低速扭矩、效率和高原适应性等方面均满足设计目标。关键词：发动机；涡轮增压器；匹配中图分类号：U464.12+3 文献标志码：A
表1 发动机设计开发技术目标参数
参数数值燃油喷射类型
进气道喷射排量１ ４９７ ｃｍ３
每缸气阀个数４
最大功率／额定转速１００ ｋＷ／５５００ ｒｐｍ最大扭矩／转速
２００ Ｎｍ ／２ ０００－４ ０００ ｒｐｍ
中冷器空空中冷最大排气背压
５０ ｋＰａ
表3 涡轮增压器主要参数
压气机端
叶片数量８
转速限值２５１，８００ ｒｐｍ
A ／R
０．６０
涡轮端
叶片数量１１
最大转速２７１，０００ ｒｐｍ
A ／R发动机压缩比
０．３７废气旁通设计
流通直径
２１ ｍｍ
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