车用涡轮增压器瞬态加速性能及其评价方法研究

摘 要：随着全球经济的发展，人们的生活水平逐渐提升，以汽车代步的人群逐渐增多，但随之而来的环境问题也成为人们关注的焦点。涡轮增压技术能够有效的强化发动机、实现节能、环保的效果。为了进一步研究本选题内容，提高研究价值，文章概述了涡轮增压器的基本内容，解析了其瞬态加速的性能，介绍了将其加速性能参数改进的情况，探究了相关影响因素，并对瞬态加速性能评价进行阐述，以期达到研究的实效性。

关键词：车用涡轮增压器；瞬态加速性能；评价方式

引言

对于现阶段的社会发展来说，环境与能源保护是人们关注的热点，是社会发展所面临的两大难题。对于我国来说，随着经济的不断发展，汽车使用量逐渐增加，使得环境污染问题以及能源紧张问题紧张，亟需解决。而涡轮增压器具有一定的节能、环保效果，车用涡轮增压器的使用带来了便利的同时，提高了其加速性能，为社会发展做出巨大贡献。鉴于此，文章的研究工作势在必行。

1 涡轮增压器基本内容概述

涡轮增压器主要指的是解决发动机在运转过程中常常出现涡轮滞后的现象，进而导致反应迟缓，使得碳烟排放增加的现象，具有一定的节能、环保作用[1]。涡轮增压器之所以存在这种功能，主要原因在于增压器与发动机之间具有一定的联系性，二者之间由进排气管相连，这种进出的气体会受到相关能量的抵御，其中，气体的可压缩性会令供气量形成滞后现象，进而导致供油量产生变化。供油量的变化原因在于油是不可压缩的。在加速过程中，往往会受到较大的影响。为了能够改善涡轮增压器发动机的瞬态特征，许多相关研究人员经过不懈努力，研究出了可变几何涡轮、电涡轮增压等技术，为改善增压发动机的瞬态性能提供了重要帮助。

2 涡轮增压器瞬态加速性能解析

涡轮增压器的瞬态加速性能评价具有一定的指标范畴，即，响应的时间范畴、承载能力范畴、稳定性范畴以及烟度范畴等。以上种种指标因素当中，响应的时间范畴最为关键。为了迎合当前社会的需求，涡轮增压器加速性研究具有一定的必要性，主要是因为研究涡轮增压器能够改善并提高发动机的性能，从而在发动机驱使过程中，能够获得精准的空燃比，改善瞬态过程燃烧，降低发动机所用的油耗，减少排放污染，进而满足排放要求。只有符合以上种种形式，才能满足对特种车辆动力的要求。以Karl Zinner为例，分析其参数B，其主要公式为[2]：

通过以上公式可以用参数B予以衡量基准状态b下的增压器转子的有效加速性能，但是，这种参数形式只能将基准状态下的某一个静止的点工况予以呈现，无法实现完全评价。受这种因素影响，在实际应用过程中，以加速性能参数B的形式予以评价性能的案例极少。

3 将车用涡轮增压器瞬态加速性能参数予以改进

通过上述内容可知，加速性能参数B在实际应用中相对较少，在很大程度上限制了加速性能的发挥。在这种情况下，只有对其予以改进，从而形成新的加速性能参数，完善加速方式，进而发挥真正的效用即可。在改进过程中，可以先通过建立数学模型的方式，以此模型作为评断的标准。在模型建立过程中，首先应明确稳态运行工况下的平衡方程，即

通过以上平衡方程公式的确立，能够有效的计算出稳态运行工况的开展情况，在完成该项计算以后，应对压气机以及涡轮的数学模型予以建立，对这两种形式的数学模型的建立来说，还应对涡轮中的气体温降以及压气机中的气体温升情况予以探究，应对热力学模型实施相应的描述。在此基础上，方可实现增压器加速性能参数的改进，从参数B改进成为参数A[3]。在这个过程中，需要在参数B的基础上对参数A的基本性能予以修正，进而展现其实际的应用价值。

4 探究加速性能参数影响因素

通过对上文内容的详细概述能够看出，增压器在设计点参数的过程中，其决定了加速性参数A的大小，从某种程度上来说，对参数影响因素实施了相应的限制。与此同时，转子的转动惯量、起止转速以及相应的涡轮流量等均影响着参数A，在这种情况下，除了对转子系统实施必要的处理以外，还应对剩余功率予以处理。通常情况下，剩余功率越大，其显示的加速性能越好。但就实际操作过程中，出现的影响因素来说，其主要原因在于工况的变动。在具体研究过程中，对各个主要因素的权重系数予以研究，进而得出相应的方程式，通过方程式的展现，将其主要数据计算即可。以HP60型号的增压器来说，对其权重系数予以研究可知，其涡轮流量、发动机排气温度以及增压器的效率均是重要的影响因素[4]。对于涡轮增压器的影响因素来说，除了权重系数以外，还包括一些其他因素，比如，转动惯量的影响、机械效率的影响等等。这些影响因素要借助一些辅助软件予以处理，比如，GT-POWER软件，通过该软件的辅助能够建立相应的增压发动机模型，以此来对发动机值予以试验。

5 车用涡轮增压器瞬态加速性能评价

对于车用涡轮增压器瞬态加速性能来说，在评价的过程中，应掌握好关键方法，只有使用正确、合理的评价方式，才能确保评价结果的有效性。文章中所采用的评价方式为层次分析法，该方法具有简便、灵活等特征，在实际操作过程中，能够体现出一定的便捷性，且实用性较强，是一种多准则的评价方法。对车用涡轮增压器瞬态加速性能予以评价的过程中，采用这种方式能够很好的展现评价效果，能够体现出涡轮的流量，前温度以及增压器的总效率，并将这些因素作为评价的基础，以此来建立评价模型，对各个评价指标的构造进行判断，并形成一定的矩阵形式，所有基础工作准备完成以后，通过实施定性与定量分析相结合的方式，对增压器的加速性能予以综合评价，分析其具体数值，以期实现增压器加速性能评价方法的科学性、有效性，进而为后续的研究工作提供更多的参考[5]。

6 结束语

通过文章的研究可知，对于车用涡轮增压器加速性能参数予以改进是极为有效的形式，通过对原有参数予以改进，从而形成新的参数形式，可以准确、有效的反映出增压器瞬态加速的过程情况。分析其影响因素结果显示。对加速性能影响最大的当属涡轮前进气流量，其次为涡轮前排气温度。除此之外，通过运用层次分析法对其加速性能予以评价，进而得出科学合理的评价效果，为汽车运行实现节能、环保贡献巨大作用。

参考文献

[1]黄若，张威力，邢卫东，等.加速度对涡轮增压器球轴承-转子系统动力学特性的影响[J].振动与冲击，2014，3（11）：136-141.

[2]刘刚，诸葛伟林，张扬军，等.车用发动机涡轮联合循环技术研究进展[J].车用发动机，2014，6（5）：1-7.

[3]张众杰，董素荣，周广猛，等.车用涡轮增压技术现状及发展趋势[J].内燃机与配件，2012，8（6）：37-40.

[4]付建勤，刘敬平，徐伟，等.蒸汽辅助涡轮对增压汽油机瞬态响应特性影响的模拟[J].湖南大学学报（自然科学版），2015，6（4）：13-18.

[5]马少康，乔闯，梁涛，等.阀口直径对增压器性能影响的试验研究[J].内燃机，2015，5（3）：42-45.