增压比

增压柴油机的性能指标

对增压发动机而言，增压器排气出口的压力与正常进气时进气口压力的比值。要和增压度区分开，增压度指增压后的发动机的功率与未增压时发动机的功率的比值。

定义

增压比是指增压器压气机出口处的压力Pk与压气机进口处的压力Po之比值，一般以字母ηk表示，即：

增压比是增压柴油机的重要性能指标之一，其大小直接反映柴油机的强化程度。对于一定的涡轮前温度，根据热力计算可求得一个最佳增压比(即产生最大作功能力的增压比)和一个最经济增压比(即耗油率最低的增压比)，选取时应根据发动机用途权衡考虑。

发动机增压比

发动机增压比是指航空发动机压气机出口和进口的静压或总压之比，又称总压缩比（total compression ratio）。压气机多采用多级压缩，每级的压缩比称为级压缩比，总压缩比等于各级压缩比之乘积。

军用涡轮风扇发动机的增压比为25~30，先进的民用发动机的增压比已达45。增压比反映了压缩机对流动的压缩程度，提高发动机的增压比可以提高压缩效率和燃烧效率。增压过程将导致发动机的总压损失，总压损失接近0的增压比称为最佳增压比。在最佳增压比下，发动机的推力最大；在最经济增压比下，发动机的耗油率最低。

增压系统分类

根据增压比的大小，增压系统又可分为低增压系统、中增压系统、高增压系统和超高增压系统4类。

低增压系统：ηk<1.5，Pk≤0.15MPa，低增压柴油机。

中增压系统：ηk=1.5～2.5，Pk=0.15～0.25MPa，中增压柴油机。

高增压系统：ηk=2.6～3.5，Pk=0.25～0.35MPa，高增压柴油机。

超高增压系统：ηk>3.5，Pk>0.35MPa，超高增压柴油机。

大型船用柴油机的Pk一般为0.3MPa左右。

压缩比与增压比

一台发动机压缩比的高低是判断其性能高低的一个重要标准。发动机压缩比越高，汽油与空气的混合越充分，能够发出的功率也就越高，因此许多厂家也都想把自身发动机的压缩比提高。

增压技术的效果与提高发动机自身压缩比的效果有着异曲同工之妙。两者都是通过在压缩行程时提高空气与汽油的混合程度，从而提高发动机性能，换句话说，增压就是一种变相提高发动机压缩比的方法。当然单单通过提高发动机压缩比带来的性能是不能够跟增压相提并论的，因为通过增压方式提高发动机的压缩比，汽缸内部的压力会更大，产生的扭矩也因此更大。正因为增压方式的使用是一种变相提高了发动机压缩比的方式，所以当发动机运用了增压技术时，发动机自身的压缩比也就不能够设定得太高，因为一旦发动机带动增压系统运作后，发动机的压缩比会在自身的基础上大幅增大，因此不难发现，现今无论是机械增压还是涡轮增压的发动机，在自身发动机压缩比的设定上都会比同排量自然吸气发动机的压缩比低，避免因增压方式的使用而导致发动机压缩比提高所带来的一系列问题。传统增压发动机，无论是机械增压还是涡轮增压，在压缩比的设定上一般都在8.0—9.5之间。

柴油机和涡轮增压器的匹配

一台性能优良的柴油机和一台效率高的涡轮增压器，组合在一起后变成的增压柴油机，其性能会更好。但这里有一个合理匹配的问题，合理匹配的前提是认真仔细的前期研究和实验获得的。

（1）柴油机和压气机的匹配。

柴油机和压气机的匹配，主要指柴油机所需空气流量及压气机所能提供空气流量的匹配。根据柴油机用途不同，其特性也会不同，如负荷特性、速度特性、调速特性等。要用一个增压器完全满足些特性的匹配条件，必须满足以下条件：满足柴油机上述特性的空气流量曲线可尽量穿过气机流量一效率曲线的高效率区，尤其是常用工况75%～90%负荷时应在压气机高效率（菱形B区）。

柴油机的特性曲线，特别是速度特性的空气流量曲线应远离压气机的喘振区，即所说的要有足够的富裕喘振区，通常要大于10%以上。

（2）柴油机和涡轮的匹配。

这里所指的匹配，主要指柴油机所提供的废气流量、压力温度和燃气涡轮所需废气流量、压力、温度的匹配，主要有以下方面：在柴油机整个运转过程内，涡轮机均具有较高的效率；柴油机排气管、排气道、排气门和涡轮涡壳通道、喷嘴环、涡轮叶轮通道都要匹配合理，使柴油机在不同特性区域内都能到获得优良的性能目标。

提高压气机增压比方法

由压气机基本工作原理可知：压气机的级压缩功()越大，则压气机的级增压比越高。又由基元级工作原理可知：

其中，为压气机旋转叶片基元级的圆周速度，与压气机转速成正比；为基元级的扭速，其大小取决于气流在叶片通道内流动的转折角，但气流在叶片通道内转折曲率太大时会导致压气机叶背气流分离和不稳定工作。

由此可知，提高压气机(或风扇)单级增压比的基本方法是：

（1）提高压气机转速；

（2）采用先进的叶型设计。

提高转速后，压气机(风扇)叶片前缘及叶片通道内将出现超声速流动，由于超声速气流的特点，为了减少激波损失和提高压气机工作稳定性，必须采用先进的叶片设计思想。因此，对于高转速、高扭速的压气机叶片设计，必须采用先进的全三维计算流体力学设计方法。

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