在各种环境条件下的增压

无论在海平面或在高原运行的发动机，由于环境温度和压力的变化均可能引起进气密度的改变。对于非增压发动机来说，空气流量的改变是可以预测的，而如果是涡轮增压发动机的话，那就要困难得多。

对移动式设备，诸如一辆载货汽车的发动机，既要能适应寒冷冬季在海平面地区运行，又要能顺利运行在炎热夏天的高原上。因此对压气机和涡轮的最终匹配就要作些折衷的选择，特别是压比较高时就更是如此。这种折衷选择的匹配方案也适用于一般环境下运行的发动机，而对于喘振裕度较大，涡轮进气温度较高和涡轮转速范围较宽的情况，压气机和涡轮的最终匹配还涉及到其它的一些选择条件。

尽管在多变的环境条件下运行，会给涡轮发动机制造厂家带来一些额外复杂的问题(如喘振裕度减小),然而，涡轮增压系统却能对高原运行进气密度减小作部分补偿。随着空气密度的减小，空气质量比流量也随之下降，从而空燃比 增浓使涡轮进气温度上升。这就意味着压气机与涡轮压比的比值将向有利于压气机的方面变化。也就是说，压气机的压比增加，部分地补偿了空气密度的降低。而且，随着大气压力的下降，涡轮的膨胀比将上升，压气机的压比也随之上升。而大气压力下降时，涡轮的进气压力并不随大气压力以等同的比率下降。

然而，大气温度升高，由于涡轮增压器有加剧气流变化的趋势，可能对涡轮至压气机的能量平窗产生不良的影响。较低的大气温度会减少对压气机功率的要求，因此，增压压力增大，在某些时候可能引起压气机的喘振。

当环境条件发生较大的变化时，可能导致压气机喘振，过高的气缸压力，涡轮进气温度，涡轮增压器转速以及超限的烟度排放等一系列难题。在各种环境条件下，一台发动机的实际性能将取决于若干因素。为了便于解释，以前所作的那些简要分析，均假设环境条件不变。例如，如果空气质量 比流量和压气机的压比有了改变，压气机的运行特性曲线将伴随着效率的变化而横移。这样，在海平面高度运行，性能相似的发动机就勿需与高原运行特性进行比较。

限制发动机性能的主要参数将由各类发动机的设计而定。在较高的大气温度时，由于空气流量减小，因此，涡轮进气温度和排气阀温度或发动机的热负荷均下降，故限制的主要参数是烟度；在较低的大气温度时，压气机的喘振(由于较高的压比)或最大气缸压力可能是主要限制因素。由于这些因素的限制，对于某种特定的发动机与涡轮增压器的组合，为了能得到合格的可靠性或烟度，就必须在一定范围内减少供油量或降低额定功率。

发动机在高原上运行是很平常的事，但高原并不总是伴随着温度的下降。在高原上运行的涡轮增压系统，能对进气密度的降低作部分补偿，因此涡轮增压发动机功率的降低，

并没有非增压发动机那样多。

高原气候对涡轮增压载货汽车发动机满载功率的影响(包括装用和未装用中冷装置),如图5-59所示。虽然在高 原上运行进气管的绝对压力有所降低，但并没有大气压力下降的那样大。由于涡轮的迸气温度和膨胀比增加，故涡轮增压器的转速也相应增高。可以看出，热极限和涡轮增压器的最大容许转速是主要的限制因素，尤其是后者。对于无中冷的发动机，在压气机的特性曲线图上，发动机的运行线向喘 振线方向移动得最多。