增壓比發(fā)動機(jī)增壓比

發(fā)動機(jī)增壓比是指航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)出口和進(jìn)口的靜壓或總壓之比，又稱總壓縮比（total compression ratio）。壓氣機(jī)多采用多級壓縮，每級的壓縮比稱為級壓縮比，總壓縮比等于各級壓縮比之乘積。

軍用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的增壓比為25~30，先進(jìn)的民用發(fā)動機(jī)的增壓比已達(dá)45。增壓比反映了壓縮機(jī)對流動的壓縮程度，提高發(fā)動機(jī)的增壓比可以提高壓縮效率和燃燒效率。增壓過程將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的總壓損失，總壓損失接近0的增壓比稱為最佳增壓比。在最佳增壓比下，發(fā)動機(jī)的推力最大；在最經(jīng)濟(jì)增壓比下，發(fā)動機(jī)的耗油率最低。

增壓比是指增壓器壓氣機(jī)出口處的壓力Pk與壓氣機(jī)進(jìn)口處的壓力Po之比值，一般以字母ηk表示，即：

增壓比是增壓柴油機(jī)的重要性能指標(biāo)之一，其大小直接反映柴油機(jī)的強(qiáng)化程度。對于一定的渦輪前溫度，根據(jù)熱力計算可求得一個最佳增壓比(即產(chǎn)生最大作功能力的增壓比)和一個最經(jīng)濟(jì)增壓比(即耗油率最低的增壓比)，選取時應(yīng)根據(jù)發(fā)動機(jī)用途權(quán)衡考慮。

根據(jù)增壓比的大小，增壓系統(tǒng)又可分為低增壓系統(tǒng)、中增壓系統(tǒng)、高增壓系統(tǒng)和超高增壓系統(tǒng)4類。

低增壓系統(tǒng)：ηk<1.5，Pk≤0.15MPa，低增壓柴油機(jī)。

中增壓系統(tǒng)：ηk=1.5～2.5，Pk=0.15～0.25MPa，中增壓柴油機(jī)。

高增壓系統(tǒng)：ηk=2.6～3.5，Pk=0.25～0.35MPa，高增壓柴油機(jī)。

超高增壓系統(tǒng)：ηk>3.5，Pk>0.35MPa，超高增壓柴油機(jī)。

大型船用柴油機(jī)的Pk一般為0.3MPa左右。

一臺發(fā)動機(jī)壓縮比的高低是判斷其性能高低的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動機(jī)壓縮比越高，汽油與空氣的混合越充分，能夠發(fā)出的功率也就越高，因此許多廠家也都想把自身發(fā)動機(jī)的壓縮比提高。

增壓技術(shù)的效果與提高發(fā)動機(jī)自身壓縮比的效果有著異曲同工之妙。兩者都是通過在壓縮行程時提高空氣與汽油的混合程度，從而提高發(fā)動機(jī)性能，換句話說，增壓就是一種變相提高發(fā)動機(jī)壓縮比的方法。當(dāng)然單單通過提高發(fā)動機(jī)壓縮比帶來的性能是不能夠跟增壓相提并論的，因為通過增壓方式提高發(fā)動機(jī)的壓縮比，汽缸內(nèi)部的壓力會更大，產(chǎn)生的扭矩也因此更大。正因為增壓方式的使用是一種變相提高了發(fā)動機(jī)壓縮比的方式，所以當(dāng)發(fā)動機(jī)運用了增壓技術(shù)時，發(fā)動機(jī)自身的壓縮比也就不能夠設(shè)定得太高，因為一旦發(fā)動機(jī)帶動增壓系統(tǒng)運作后，發(fā)動機(jī)的壓縮比會在自身的基礎(chǔ)上大幅增大，因此不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今無論是機(jī)械增壓還是渦輪增壓的發(fā)動機(jī)，在自身發(fā)動機(jī)壓縮比的設(shè)定上都會比同排量自然吸氣發(fā)動機(jī)的壓縮比低，避免因增壓方式的使用而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)壓縮比提高所帶來的一系列問題。傳統(tǒng)增壓發(fā)動機(jī)，無論是機(jī)械增壓還是渦輪增壓，在壓縮比的設(shè)定上一般都在8.0—9.5之間。

一臺性能優(yōu)良的柴油機(jī)和一臺效率高的渦輪增壓器，組合在一起后變成的增壓柴油機(jī)，其性能會更好。但這里有一個合理匹配的問題，合理匹配的前提是認(rèn)真仔細(xì)的前期研究和實驗獲得的。

（1）柴油機(jī)和壓氣機(jī)的匹配。

柴油機(jī)和壓氣機(jī)的匹配，主要指柴油機(jī)所需空氣流量及壓氣機(jī)所能提供空氣流量的匹配。根據(jù)柴油機(jī)用途不同，其特性也會不同，如負(fù)荷特性、速度特性、調(diào)速特性等。要用一個增壓器完全滿足些特性的匹配條件，必須滿足以下條件：滿足柴油機(jī)上述特性的空氣流量曲線可盡量穿過氣機(jī)流量一效率曲線的高效率區(qū)，尤其是常用工況75%～90%負(fù)荷時應(yīng)在壓氣機(jī)高效率（菱形B區(qū)）。

柴油機(jī)的特性曲線，特別是速度特性的空氣流量曲線應(yīng)遠(yuǎn)離壓氣機(jī)的喘振區(qū)，即所說的要有足夠的富裕喘振區(qū)，通常要大于10%以上。

（2）柴油機(jī)和渦輪的匹配。

這里所指的匹配，主要指柴油機(jī)所提供的廢氣流量、壓力溫度和燃?xì)鉁u輪所需廢氣流量、壓力、溫度的匹配，主要有以下方面：在柴油機(jī)整個運轉(zhuǎn)過程內(nèi)，渦輪機(jī)均具有較高的效率；柴油機(jī)排氣管、排氣道、排氣門和渦輪渦殼通道、噴嘴環(huán)、渦輪葉輪通道都要匹配合理，使柴油機(jī)在不同特性區(qū)域內(nèi)都能到獲得優(yōu)良的性能目標(biāo)。

由壓氣機(jī)基本工作原理可知：壓氣機(jī)的級壓縮功(

其中，

由此可知，提高壓氣機(jī)(或風(fēng)扇)單級增壓比的基本方法是：

（1）提高壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速；

（2）采用先進(jìn)的葉型設(shè)計。

提高轉(zhuǎn)速后，壓氣機(jī)(風(fēng)扇)葉片前緣及葉片通道內(nèi)將出現(xiàn)超聲速流動，由于超聲速氣流的特點，為了減少激波損失和提高壓氣機(jī)工作穩(wěn)定性，必須采用先進(jìn)的葉片設(shè)計思想。因此，對于高轉(zhuǎn)速、高扭速的壓氣機(jī)葉片設(shè)計，必須采用先進(jìn)的全三維計算流體力學(xué)設(shè)計方法。

國內(nèi)外常規(guī)液壓系統(tǒng)的最高壓力等級只能達(dá)到32~40mpa，當(dāng)需要更高壓力等級的油源時，可以通過增壓回路等方法實現(xiàn)這一要求。增壓回路用來使系統(tǒng)中某一支路獲得比系統(tǒng)壓力更高的壓力源，增壓回路中實現(xiàn)油液壓力放大的主要元件時增壓器，增壓器的增壓比取決于增壓器大，小活塞的面積之比。

機(jī)械增壓與渦輪增壓機(jī)械增壓

此類增壓器是以不增加引擎排氣量為前提，使動力輪輸出提升的方法。是直接利用引擎出力來驅(qū)動增壓器，再將高密度空氣送入汽缸內(nèi)以提高引擎的輸出功率。

機(jī)械增壓與渦輪增壓渦輪增壓

渦輪增壓則是利用引擎的廢氣排放來驅(qū)動壓縮機(jī)。最早的增壓器全部都是機(jī)械增壓，在剛發(fā)明時被稱超級增壓器（Supercharge），后來渦輪增壓發(fā)明之后為了區(qū)隔兩者，渦輪增壓器被稱為Turbo Supercharger，機(jī)械增壓則被稱為Mechanical Supercharger，久而久之，兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger。