柴油發(fā)電機的增壓技術(shù)，實際上就是根據(jù)柴油發(fā)電機性能的要求選擇合適的增壓器。每個型號的渦輪增壓器都有其特定的使用流量范圍，由壓氣機的喘振線、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)電機匹配的目的，就是在保證柴油發(fā)電機性能達到預(yù)期目標值的前提下，使柴油發(fā)電機整個運行區(qū)域與增壓器良好匹配，即柴油發(fā)電機的工作區(qū)盡可能落在壓氣機高效率運行區(qū)。為此，根據(jù)柴油發(fā)電機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械，是通過柴油發(fā)電機排出的廢氣能量來驅(qū)動的。因此，根據(jù)柴油發(fā)電機的工況不同，渦輪增壓器的工作狀況也有所不同，增壓效果也不一樣。當柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速低時，由于柴油發(fā)電機排出的廢氣流速低，流入渦輪后產(chǎn)生的動量矩小，增壓器轉(zhuǎn)速低，壓氣機的增壓效果弱。因此，根據(jù)與柴油發(fā)電機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)電機排出廢氣的動量矩來驅(qū)動的特點，當柴油發(fā)電機高轉(zhuǎn)速運行時，因排氣流速高，驅(qū)動渦輪機旋轉(zhuǎn)的排氣動量矩足夠大，因此在高速時為了減小渦輪機內(nèi)部高速流動損失和柴油發(fā)電機的排氣損失，以提高柴油發(fā)電機的最大功率，采用如圖7-23所示的II型壓氣機，并將渦輪入口（噴口）截面積設(shè)計得較大。但是，當渦輪入口截面積較大時，由于柴油發(fā)電機低速時排氣流量小，驅(qū)動渦輪機的排氣動量矩減小，增壓器轉(zhuǎn)速降低，所以壓氣機的增壓效果減弱，直接影響柴油發(fā)電機的低速特性。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型壓氣機時，可保證在低速工況下噴入渦輪機的廢氣有足夠的動量矩（流速），以提高增壓器低速區(qū)的增壓效果。但由于排氣流動截面積小，在高速時流動損失增加，造成柴油發(fā)電機排氣阻力增大，使柴油發(fā)電機的高速性能惡化。當折中考慮柴油發(fā)電機的高低速性能時，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)電機的聯(lián)合運行特性

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

為了說明增壓器與柴油發(fā)電機的匹配原理，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)渦輪機內(nèi)柴油發(fā)電機排除廢氣的動能轉(zhuǎn)換為葉輪機械能的能量轉(zhuǎn)換原理，當排氣按一定的流速噴入渦輪機內(nèi)葉輪時，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）的轉(zhuǎn)速實際上與噴入渦輪的排氣的動量矩有關(guān)，而噴入渦輪的排氣速度取決于柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速和渦輪入口（噴口）截面積，故在柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速一定的條件下這種排氣的動量矩與A/R成正比。所以，當A/R小時，即對一定的渦輪半徑縮小渦輪最小入口截面積時，由于低速時也有足夠的噴入速度，保證一定的動量矩，從而提高低速增壓效果，改善柴油發(fā)電機的低速性能。隨轉(zhuǎn)速排氣流量的增加，渦輪入口處的氣流速度逐漸達到臨界值（當?shù)芈曀伲┖?，隨轉(zhuǎn)速的進一步提高，排氣流入渦輪的速度不變，而排氣流動阻力迅速增加，造成渦輪堵塞現(xiàn)象，使柴油發(fā)電機排氣阻力增加，高速性能惡化。當增壓器的A/R增大時，相當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，減小高速流動阻力，所以有利于提高柴油發(fā)電機的高速性能，但低速時排氣流速降低，動量矩減小，增壓器的做功能力減弱，低速增壓比低，造成柴油發(fā)電機低速轉(zhuǎn)矩特性差。如果A不變，而增大R時，也同樣能達到減小A/R的效果。但是R的增加實際上就是葉輪直徑增加，將導(dǎo)致葉輪轉(zhuǎn)動慣量增大，從而直接影響渦輪增壓器的響應(yīng)特性。因此，每一臺增壓器匹配時均需要優(yōu)化A/R。