柴油發(fā)電機(jī)的增壓技術(shù)，實(shí)際上就是根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)性能的要求選擇合適的增壓器。每個(gè)型號的渦輪增壓器都有其特定的使用流量范圍，由壓氣機(jī)的喘振線、某一等效率線或堵塞線和增壓器最高轉(zhuǎn)速線圍成。渦輪增壓器與發(fā)電用柴油發(fā)電機(jī)匹配的目的，就是在保證柴油發(fā)電機(jī)性能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)值的前提下，使柴油發(fā)電機(jī)整個(gè)運(yùn)行區(qū)域與增壓器良好匹配，即柴油發(fā)電機(jī)的工作區(qū)盡可能落在壓氣機(jī)高效率運(yùn)行區(qū)。為此，根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)性能要求選擇好增壓器。

1．增壓器流量特性的選擇

由于廢氣渦輪增壓器是流體機(jī)械，是通過柴油發(fā)電機(jī)排出的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)的。因此，根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)的工況不同，渦輪增壓器的工作狀況也有所不同，增壓效果也不一樣。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，由于柴油發(fā)電機(jī)排出的廢氣流速低，流入渦輪后產(chǎn)生的動(dòng)量矩小，增壓器轉(zhuǎn)速低，壓氣機(jī)的增壓效果弱。因此，根據(jù)與柴油發(fā)電機(jī)匹配的目的不同選擇不同流量特性的增壓器。

根據(jù)渦輪增壓器是由柴油發(fā)電機(jī)排出廢氣的動(dòng)量矩來驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，因排氣流速高，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的排氣動(dòng)量矩足夠大，因此在高速時(shí)為了減小渦輪機(jī)內(nèi)部高速流動(dòng)損失和柴油發(fā)電機(jī)的排氣損失，以提高柴油發(fā)電機(jī)的最大功率，采用如圖7-23所示的II型壓氣機(jī)，并將渦輪入口（噴口）截面積設(shè)計(jì)得較大。但是，當(dāng)渦輪入口截面積較大時(shí)，由于柴油發(fā)電機(jī)低速時(shí)排氣流量小，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的排氣動(dòng)量矩減小，增壓器轉(zhuǎn)速降低，所以壓氣機(jī)的增壓效果減弱，直接影響柴油發(fā)電機(jī)的低速特性。反之，為了改善低速特性，縮小渦輪入口截面積，采用圖1中的I型壓氣機(jī)時(shí)，可保證在低速工況下噴入渦輪機(jī)的廢氣有足夠的動(dòng)量矩（流速），以提高增壓器低速區(qū)的增壓效果。但由于排氣流動(dòng)截面積小，在高速時(shí)流動(dòng)損失增加，造成柴油發(fā)電機(jī)排氣阻力增大，使柴油發(fā)電機(jī)的高速性能惡化。當(dāng)折中考慮柴油發(fā)電機(jī)的高低速性能時(shí)，增壓器就按常用的中速范圍匹配。

2．渦輪增壓器與柴油發(fā)電機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行特性

為了使渦輪增壓器和柴油發(fā)電機(jī)良好匹配，對根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)要求初選的增壓器和柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的特性需要進(jìn)行分析，為此制取如圖7-24所示的柴油發(fā)電機(jī)和增壓器的聯(lián)合運(yùn)行特性曲線。首先，通過臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果分析最高輸出功率和最大輸出轉(zhuǎn)矩是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其次，通過測量壓氣機(jī)前后壓力和進(jìn)氣流量，計(jì)算各工況下的增壓比和進(jìn)氣流量，并在壓氣機(jī)特性曲線上繪制柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行曲線，主要包括柴油發(fā)電機(jī)最低使用轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性、全負(fù)荷速度特性和額定轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性，由此分析全負(fù)荷速度特性上的增壓比是否符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，分析最低使用轉(zhuǎn)速負(fù)荷特性是否接近喘振線，額定轉(zhuǎn)速負(fù)荷特性是否接近堵塞線，以及柴油發(fā)電機(jī)常用運(yùn)行工況是否在壓氣機(jī)特性曲線上的高效率區(qū)。如果匹配計(jì)算結(jié)果，柴油發(fā)電機(jī)低速區(qū)的全負(fù)荷特性線靠近壓氣機(jī)的喘振線，說明增壓器相對該柴油發(fā)電機(jī)而言使用流量范圍偏大（圖2中采用II型壓氣機(jī)時(shí)），需要重新選擇增壓器或?qū)υ鰤浩鬟M(jìn)行改進(jìn)；反之，如果額定工況負(fù)荷特性落在壓氣機(jī)堵塞線，或常用工況落壓氣機(jī)低效率（m_b＜55％）區(qū)或堵塞線時(shí)，說明所選擇的增壓器的使用流量范圍偏小。

3．渦輪增壓器與柴油發(fā)電機(jī)的匹配原理

為了說明增壓器與柴油發(fā)電機(jī)的匹配原理，這里引入增壓器面徑比的概念，即如圖3所示，渦輪噴口（入口）處最小截面積A和該截面的形心到增壓器轉(zhuǎn)軸的最短距離（半徑）R之比，稱為增壓器的面徑比A/R。

根據(jù)渦輪機(jī)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)排除廢氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為葉輪機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換原理，當(dāng)排氣按一定的流速噴入渦輪機(jī)內(nèi)葉輪時(shí)，在氣流的沖擊作用和在彎曲的葉片之間的流道上高速流動(dòng)的氣流所產(chǎn)生的離心力的作用下，葉輪高速旋轉(zhuǎn)。所以增壓器（渦輪機(jī)）的轉(zhuǎn)速實(shí)際上與噴入渦輪的排氣的動(dòng)量矩有關(guān)，而噴入渦輪的排氣速度取決于柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和渦輪入口（噴口）截面積，故在柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定的條件下這種排氣的動(dòng)量矩與A/R成正比。所以，當(dāng)A/R小時(shí)，即對一定的渦輪半徑縮小渦輪最小入口截面積時(shí)，由于低速時(shí)也有足夠的噴入速度，保證一定的動(dòng)量矩，從而提高低速增壓效果，改善柴油發(fā)電機(jī)的低速性能。隨轉(zhuǎn)速排氣流量的增加，渦輪入口處的氣流速度逐漸達(dá)到臨界值（當(dāng)?shù)芈曀伲┖螅S轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，排氣流入渦輪的速度不變，而排氣流動(dòng)阻力迅速增加，造成渦輪堵塞現(xiàn)象，使柴油發(fā)電機(jī)排氣阻力增加，高速性能惡化。當(dāng)增壓器的A/R增大時(shí)，相當(dāng)于一定的渦輪半徑渦輪最小入口截面積增加，則可在改善高速區(qū)的增壓效果的同時(shí)，減小高速流動(dòng)阻力，所以有利于提高柴油發(fā)電機(jī)的高速性能，但低速時(shí)排氣流速降低，動(dòng)量矩減小，增壓器的做功能力減弱，低速增壓比低，造成柴油發(fā)電機(jī)低速轉(zhuǎn)矩特性差。如果A不變，而增大R時(shí)，也同樣能達(dá)到減小A/R的效果。但是R的增加實(shí)際上就是葉輪直徑增加，將導(dǎo)致葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，從而直接影響渦輪增壓器的響應(yīng)特性。因此，每一臺(tái)增壓器匹配時(shí)均需要優(yōu)化A/R。