車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能及其評價方法研究

摘 要：隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提升，以汽車代步的人群逐漸增多，但隨之而來的環(huán)境問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。渦輪增壓技術(shù)能夠有效的強(qiáng)化發(fā)動機(jī)、實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的效果。為了進(jìn)一步研究本選題內(nèi)容，提高研究價值，文章概述了渦輪增壓器的基本內(nèi)容，解析了其瞬態(tài)加速的性能，介紹了將其加速性能參數(shù)改進(jìn)的情況，探究了相關(guān)影響因素，并對瞬態(tài)加速性能評價進(jìn)行闡述，以期達(dá)到研究的實效性。

關(guān)鍵詞：車用渦輪增壓器；瞬態(tài)加速性能；評價方式

引言

對于現(xiàn)階段的社會發(fā)展來說，環(huán)境與能源保護(hù)是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，是社會發(fā)展所面臨的兩大難題。對于我國來說，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車使用量逐漸增加，使得環(huán)境污染問題以及能源緊張問題緊張，亟需解決。而渦輪增壓器具有一定的節(jié)能、環(huán)保效果，車用渦輪增壓器的使用帶來了便利的同時，提高了其加速性能，為社會發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。鑒于此，文章的研究工作勢在必行。

1 渦輪增壓器基本內(nèi)容概述

渦輪增壓器主要指的是解決發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中常常出現(xiàn)渦輪滯后的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)遲緩，使得碳煙排放增加的現(xiàn)象，具有一定的節(jié)能、環(huán)保作用[1]。渦輪增壓器之所以存在這種功能，主要原因在于增壓器與發(fā)動機(jī)之間具有一定的聯(lián)系性，二者之間由進(jìn)排氣管相連，這種進(jìn)出的氣體會受到相關(guān)能量的抵御，其中，氣體的可壓縮性會令供氣量形成滯后現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致供油量產(chǎn)生變化。供油量的變化原因在于油是不可壓縮的。在加速過程中，往往會受到較大的影響。為了能夠改善渦輪增壓器發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)特征，許多相關(guān)研究人員經(jīng)過不懈努力，研究出了可變幾何渦輪、電渦輪增壓等技術(shù)，為改善增壓發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)性能提供了重要幫助。

2 渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能解析

渦輪增壓器的瞬態(tài)加速性能評價具有一定的指標(biāo)范疇，即，響應(yīng)的時間范疇、承載能力范疇、穩(wěn)定性范疇以及煙度范疇等。以上種種指標(biāo)因素當(dāng)中，響應(yīng)的時間范疇最為關(guān)鍵。為了迎合當(dāng)前社會的需求，渦輪增壓器加速性研究具有一定的必要性，主要是因為研究渦輪增壓器能夠改善并提高發(fā)動機(jī)的性能，從而在發(fā)動機(jī)驅(qū)使過程中，能夠獲得精準(zhǔn)的空燃比，改善瞬態(tài)過程燃燒，降低發(fā)動機(jī)所用的油耗，減少排放污染，進(jìn)而滿足排放要求。只有符合以上種種形式，才能滿足對特種車輛動力的要求。以Karl Zinner為例，分析其參數(shù)B，其主要公式為[2]：

通過以上公式可以用參數(shù)B予以衡量基準(zhǔn)狀態(tài)b下的增壓器轉(zhuǎn)子的有效加速性能，但是，這種參數(shù)形式只能將基準(zhǔn)狀態(tài)下的某一個靜止的點(diǎn)工況予以呈現(xiàn)，無法實現(xiàn)完全評價。受這種因素影響，在實際應(yīng)用過程中，以加速性能參數(shù)B的形式予以評價性能的案例極少。

3 將車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能參數(shù)予以改進(jìn)

通過上述內(nèi)容可知，加速性能參數(shù)B在實際應(yīng)用中相對較少，在很大程度上限制了加速性能的發(fā)揮。在這種情況下，只有對其予以改進(jìn)，從而形成新的加速性能參數(shù)，完善加速方式，進(jìn)而發(fā)揮真正的效用即可。在改進(jìn)過程中，可以先通過建立數(shù)學(xué)模型的方式，以此模型作為評斷的標(biāo)準(zhǔn)。在模型建立過程中，首先應(yīng)明確穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下的平衡方程，即

通過以上平衡方程公式的確立，能夠有效的計算出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況的開展情況，在完成該項計算以后，應(yīng)對壓氣機(jī)以及渦輪的數(shù)學(xué)模型予以建立，對這兩種形式的數(shù)學(xué)模型的建立來說，還應(yīng)對渦輪中的氣體溫降以及壓氣機(jī)中的氣體溫升情況予以探究，應(yīng)對熱力學(xué)模型實施相應(yīng)的描述。在此基礎(chǔ)上，方可實現(xiàn)增壓器加速性能參數(shù)的改進(jìn)，從參數(shù)B改進(jìn)成為參數(shù)A[3]。在這個過程中，需要在參數(shù)B的基礎(chǔ)上對參數(shù)A的基本性能予以修正，進(jìn)而展現(xiàn)其實際的應(yīng)用價值。

4 探究加速性能參數(shù)影響因素

通過對上文內(nèi)容的詳細(xì)概述能夠看出，增壓器在設(shè)計點(diǎn)參數(shù)的過程中，其決定了加速性參數(shù)A的大小，從某種程度上來說，對參數(shù)影響因素實施了相應(yīng)的限制。與此同時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、起止轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的渦輪流量等均影響著參數(shù)A，在這種情況下，除了對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實施必要的處理以外，還應(yīng)對剩余功率予以處理。通常情況下，剩余功率越大，其顯示的加速性能越好。但就實際操作過程中，出現(xiàn)的影響因素來說，其主要原因在于工況的變動。在具體研究過程中，對各個主要因素的權(quán)重系數(shù)予以研究，進(jìn)而得出相應(yīng)的方程式，通過方程式的展現(xiàn)，將其主要數(shù)據(jù)計算即可。以HP60型號的增壓器來說，對其權(quán)重系數(shù)予以研究可知，其渦輪流量、發(fā)動機(jī)排氣溫度以及增壓器的效率均是重要的影響因素[4]。對于渦輪增壓器的影響因素來說，除了權(quán)重系數(shù)以外，還包括一些其他因素，比如，轉(zhuǎn)動慣量的影響、機(jī)械效率的影響等等。這些影響因素要借助一些輔助軟件予以處理，比如，GT-POWER軟件，通過該軟件的輔助能夠建立相應(yīng)的增壓發(fā)動機(jī)模型，以此來對發(fā)動機(jī)值予以試驗。

5 車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能評價

對于車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能來說，在評價的過程中，應(yīng)掌握好關(guān)鍵方法，只有使用正確、合理的評價方式，才能確保評價結(jié)果的有效性。文章中所采用的評價方式為層次分析法，該方法具有簡便、靈活等特征，在實際操作過程中，能夠體現(xiàn)出一定的便捷性，且實用性較強(qiáng)，是一種多準(zhǔn)則的評價方法。對車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能予以評價的過程中，采用這種方式能夠很好的展現(xiàn)評價效果，能夠體現(xiàn)出渦輪的流量，前溫度以及增壓器的總效率，并將這些因素作為評價的基礎(chǔ)，以此來建立評價模型，對各個評價指標(biāo)的構(gòu)造進(jìn)行判斷，并形成一定的矩陣形式，所有基礎(chǔ)工作準(zhǔn)備完成以后，通過實施定性與定量分析相結(jié)合的方式，對增壓器的加速性能予以綜合評價，分析其具體數(shù)值，以期實現(xiàn)增壓器加速性能評價方法的科學(xué)性、有效性，進(jìn)而為后續(xù)的研究工作提供更多的參考[5]。

6 結(jié)束語

通過文章的研究可知，對于車用渦輪增壓器加速性能參數(shù)予以改進(jìn)是極為有效的形式，通過對原有參數(shù)予以改進(jìn)，從而形成新的參數(shù)形式，可以準(zhǔn)確、有效的反映出增壓器瞬態(tài)加速的過程情況。分析其影響因素結(jié)果顯示。對加速性能影響最大的當(dāng)屬渦輪前進(jìn)氣流量，其次為渦輪前排氣溫度。除此之外，通過運(yùn)用層次分析法對其加速性能予以評價，進(jìn)而得出科學(xué)合理的評價效果，為汽車運(yùn)行實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保貢獻(xiàn)巨大作用。

參考文獻(xiàn)

[1]黃若，張威力，邢衛(wèi)東，等.加速度對渦輪增壓器球軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響[J].振動與沖擊，2014，3（11）：136-141.

[2]劉剛，諸葛偉林，張揚(yáng)軍，等.車用發(fā)動機(jī)渦輪聯(lián)合循環(huán)技術(shù)研究進(jìn)展[J].車用發(fā)動機(jī)，2014，6（5）：1-7.

[3]張眾杰，董素榮，周廣猛，等.車用渦輪增壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2012，8（6）：37-40.

[4]付建勤，劉敬平，徐偉，等.蒸汽輔助渦輪對增壓汽油機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)特性影響的模擬[J].湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，6（4）：13-18.

[5]馬少康，喬闖，梁濤，等.閥口直徑對增壓器性能影響的試驗研究[J].內(nèi)燃機(jī)，2015，5（3）：42-45.