車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能及其評(píng)價(jià)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(lái)的環(huán)境問(wèn)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(dòng)機(jī)、實(shí)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?jī)r(jià)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(duì)瞬態(tài)加速性能評(píng)價(jià)進(jìn)行闡述，以期達(dá)到研究的實(shí)效性。

關(guān)鍵詞：車用渦輪增壓器；瞬態(tài)加速性能；評(píng)價(jià)方式

引言

對(duì)于現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展來(lái)說(shuō)，環(huán)境與能源保護(hù)是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，是社會(huì)發(fā)展所面臨的兩大難題。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，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(wèn)題以及能源緊張問(wèn)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(lái)了便利的同時(shí)，提高了其加速性能，為社會(huì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。鑒于此，文章的研究工作勢(shì)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(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)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(huì)受到相關(guān)能量的抵御，其中，氣體的可壓縮性會(huì)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(guò)程中，往往會(huì)受到較大的影響。為了能夠改善渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)特征，許多相關(guān)研究人員經(jīng)過(guò)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(dòng)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(píng)價(jià)具有一定的指標(biāo)范疇，即，響應(yīng)的時(shí)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(shí)間范疇最為關(guān)鍵。為了迎合當(dāng)前社會(huì)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?yàn)檠芯繙u輪增壓器能夠改善并提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)使過(guò)程中，能夠獲得精準(zhǔn)的空燃比，改善瞬態(tài)過(guò)程燃燒，降低發(fā)動(dòng)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(duì)特種車輛動(dòng)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(guò)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(gè)靜止的點(diǎn)工況予以呈現(xiàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全評(píng)價(jià)。受這種因素影響，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，以加速性能參數(shù)B的形式予以評(píng)價(jià)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(guò)上述內(nèi)容可知，加速性能參數(shù)B在實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)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(duì)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(guò)程中，可以先通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型的方式，以此模型作為評(píng)斷的標(biāo)準(zhǔn)。在模型建立過(guò)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(guò)以上平衡方程公式的確立，能夠有效的計(jì)算出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況的開(kāi)展情況，在完成該項(xiàng)計(jì)算以后，應(yīng)對(duì)壓氣機(jī)以及渦輪的數(shù)學(xué)模型予以建立，對(duì)這兩種形式的數(shù)學(xué)模型的建立來(lái)說(shuō)，還應(yīng)對(duì)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(duì)熱力學(xué)模型實(shí)施相應(yīng)的描述。在此基礎(chǔ)上，方可實(shí)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(gè)過(guò)程中，需要在參數(shù)B的基礎(chǔ)上對(duì)參數(shù)A的基本性能予以修正，進(jìn)而展現(xiàn)其實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

4 探究加速性能參數(shù)影響因素

通過(guò)對(duì)上文內(nèi)容的詳細(xì)概述能夠看出，增壓器在設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)的過(guò)程中，其決定了加速性參數(shù)A的大小，從某種程度上來(lái)說(shuō)，對(duì)參數(shù)影響因素實(shí)施了相應(yīng)的限制。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實(shí)施必要的處理以外，還應(yīng)對(duì)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(shí)際操作過(guò)程中，出現(xiàn)的影響因素來(lái)說(shuō)，其主要原因在于工況的變動(dòng)。在具體研究過(guò)程中，對(duì)各個(gè)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(guò)方程式的展現(xiàn)，將其主要數(shù)據(jù)計(jì)算即可。以HP60型號(hào)的增壓器來(lái)說(shuō)，對(duì)其權(quán)重系數(shù)予以研究可知，其渦輪流量、發(fā)動(dòng)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(duì)于渦輪增壓器的影響因素來(lái)說(shuō)，除了權(quán)重系數(shù)以外，還包括一些其他因素，比如，轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)該軟件的輔助能夠建立相應(yīng)的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)模型，以此來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)值予以試驗(yàn)。

5 車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能評(píng)價(jià)

對(duì)于車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能來(lái)說(shuō)，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中，應(yīng)掌握好關(guān)鍵方法，只有使用正確、合理的評(píng)價(jià)方式，才能確保評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性。文章中所采用的評(píng)價(jià)方式為層次分析法，該方法具有簡(jiǎn)便、靈活等特征，在實(shí)際操作過(guò)程中，能夠體現(xiàn)出一定的便捷性，且實(shí)用性較強(qiáng)，是一種多準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)方法。對(duì)車用渦輪增壓器瞬態(tài)加速性能予以評(píng)價(jià)的過(guò)程中，采用這種方式能夠很好的展現(xiàn)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，以此來(lái)建立評(píng)價(jià)模型，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)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(guò)實(shí)施定性與定量分析相結(jié)合的方式，對(duì)增壓器的加速性能予以綜合評(píng)價(jià)，分析其具體數(shù)值，以期實(shí)現(xiàn)增壓器加速性能評(píng)價(jià)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(yǔ)

通過(guò)文章的研究可知，對(duì)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(guò)對(duì)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(guò)程情況。分析其影響因素結(jié)果顯示。對(duì)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(guò)運(yùn)用層次分析法對(duì)其加速性能予以評(píng)價(jià)，進(jìn)而得出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)效果，為汽車運(yùn)行實(shí)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(duì)渦輪增壓器球軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響[J].振動(dòng)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(dòng)機(jī)渦輪聯(lián)合循環(huán)技術(shù)研究進(jìn)展[J].車用發(fā)動(dòng)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(shì)[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(duì)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(bào)（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(duì)增壓器性能影響的試驗(yàn)研究[J].內(nèi)燃機(jī)，2015，5（3）：42-45.