車用渦輪增壓器瞬態加速性能及其評價方法研究

摘 要：隨著全球經濟的發展，人們的生活水平逐漸提升，以汽車代步的人群逐漸增多，但隨之而來的環境問題也成為人們關注的焦點。渦輪增壓技術能夠有效的強化發動機、實現節能、環保的效果。為了進一步研究本選題內容，提高研究價值，文章概述了渦輪增壓器的基本內容，解析了其瞬態加速的性能，介紹了將其加速性能參數改進的情況，探究了相關影響因素，并對瞬態加速性能評價進行闡述，以期達到研究的實效性。

關鍵詞：車用渦輪增壓器；瞬態加速性能；評價方式

引言

對于現階段的社會發展來說，環境與能源保護是人們關注的熱點，是社會發展所面臨的兩大難題。對于我國來說，隨著經濟的不斷發展，汽車使用量逐漸增加，使得環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能、環保效果，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，為社會發展做出巨大貢獻。鑒于此，文章的研究工作勢在必行。

1 渦輪增壓器基本內容概述

渦輪增壓器主要指的是解決發動機在運轉過程中常常出現渦輪滯后的現象，進而導致反應遲緩，使得碳煙排放增加的現象，具有一定的節能、環保作用[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動機之間具有一定的聯系性，二者之間由進排氣管相連，這種進出的氣體會受到相關能量的抵御，其中，氣體的可壓縮性會令供氣量形成滯后現象，進而導致供油量產生變化。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動機的瞬態特征，許多相關研究人員經過不懈努力，研究出了可變幾何渦輪、電渦輪增壓等技術，為改善增壓發動機的瞬態性能提供了重要幫助。

2 渦輪增壓器瞬態加速性能解析

渦輪增壓器的瞬態加速性能評價具有一定的指標范疇，即，響應的時間范疇、承載能力范疇、穩定性范疇以及煙度范疇等。以上種種指標因素當中，響應的時間范疇最為關鍵。為了迎合當前社會的需求，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動機的性能，從而在發動機驅使過程中，能夠獲得精準的空燃比，改善瞬態過程燃燒，降低發動機所用的油耗，減少排放污染，進而滿足排放要求。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B，其主要公式為[2]：

通過以上公式可以用參數B予以衡量基準狀態b下的增壓器轉子的有效加速性能，但是，這種參數形式只能將基準狀態下的某一個靜止的點工況予以呈現，無法實現完全評價。受這種因素影響，在實際應用過程中，以加速性能參數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加速性能參數予以改進

通過上述內容可知，加速性能參數B在實際應用中相對較少，在很大程度上限制了加速性能的發揮。在這種情況下，只有對其予以改進，從而形成新的加速性能參數，完善加速方式，進而發揮真正的效用即可。在改進過程中，可以先通過建立數學模型的方式，以此模型作為評斷的標準。在模型建立過程中，首先應明確穩態運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態運行工況的開展情況，在完成該項計算以后，應對壓氣機以及渦輪的數學模型予以建立，對這兩種形式的數學模型的建立來說，還應對渦輪中的氣體溫降以及壓氣機中的氣體溫升情況予以探究，應對熱力學模型實施相應的描述。在此基礎上，方可實現增壓器加速性能參數的改進，從參數B改進成為參數A[3]。在這個過程中，需要在參數B的基礎上對參數A的基本性能予以修正，進而展現其實際的應用價值。

4 探究加速性能參數影響因素

通過對上文內容的詳細概述能夠看出，增壓器在設計點參數的過程中，其決定了加速性參數A的大小，從某種程度上來說，對參數影響因素實施了相應的限制。與此同時，轉子的轉動慣量、起止轉速以及相應的渦輪流量等均影響著參數A，在這種情況下，除了對轉子系統實施必要的處理以外，還應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重系數予以研究，進而得出相應的方程式，通過方程式的展現，將其主要數據計算即可。以HP60型號的增壓器來說，對其權重系數予以研究可知，其渦輪流量、發動機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，除了權重系數以外，還包括一些其他因素，比如，轉動慣量的影響、機械效率的影響等等。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的增壓發動機模型，以此來對發動機值予以試驗。

5 車用渦輪增壓器瞬態加速性能評價

對于車用渦輪增壓器瞬態加速性能來說，在評價的過程中，應掌握好關鍵方法，只有使用正確、合理的評價方式，才能確保評價結果的有效性。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，能夠體現出一定的便捷性，且實用性較強，是一種多準則的評價方法。對車用渦輪增壓器瞬態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評價效果，能夠體現出渦輪的流量，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，以此來建立評價模型，對各個評價指標的構造進行判斷，并形成一定的矩陣形式，所有基礎工作準備完成以后，通過實施定性與定量分析相結合的方式，對增壓器的加速性能予以綜合評價，分析其具體數值，以期實現增壓器加速性能評價方法的科學性、有效性，進而為后續的研究工作提供更多的參考[5]。

6 結束語

通過文章的研究可知，對于車用渦輪增壓器加速性能參數予以改進是極為有效的形式，通過對原有參數予以改進，從而形成新的參數形式，可以準確、有效的反映出增壓器瞬態加速的過程情況。分析其影響因素結果顯示。對加速性能影響最大的當屬渦輪前進氣流量，其次為渦輪前排氣溫度。除此之外，通過運用層次分析法對其加速性能予以評價，進而得出科學合理的評價效果，為汽車運行實現節能、環保貢獻巨大作用。

參考文獻

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

[2]劉剛，諸葛偉林，張揚軍，等.車用發動機渦輪聯合循環技術研究進展[J].車用發動機，2014，6（5）：1-7.

[3]張眾杰，董素榮，周廣猛，等.車用渦輪增壓技術現狀及發展趨勢[J].內燃機與配件，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瞬態響應特性影響的模擬[J].湖南大學學報（自然科學版），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].內燃機，2015，5（3）：42-45.