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渦輪增壓器機(jī)械損失測量方法及裝置

文檔作者：黃若王紹卿魏名山文檔來源：北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2026年01月25日
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第31卷第6期內(nèi)燃機(jī)工程V01．31 No．6
20 1 0年1 2月Chinese Internal Combustion Engine Engineering December．20 1 0
文章編號：1000--0925(2010)06—0092一06
渦輪增壓器機(jī)械損失測量方法及裝置
黃若。王紹卿。魏名山
(Jr京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院，北京100081)
Mechanical Loss Measuring Method and Equipment for Turbocharger
310127
HUANG Ruo，WANG Shao-qing，WEI Ming-shan
(School of Mechanical and Vehicular Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China)
Abstract：The existent measuring methods of turbocharger mechanical loss were analyzed，it was
pointed out that in the heat balance method，heat transfer and dissipation losses were ignored and the dynam—
ic operating conditions were not considered，and in the transient condition method the aerodynamic loss and
power consumption of the compressor and the turbine were not included．The methods tO calculate various
power consumption and aerodynamic loss during deceleration test of the compressor and the turbine were re—
viewed，a new method combined the theoretical calculation with experimental measurement to assess the tur—
bocharger mechanical loss power was proposed．Based on the improved turbocharger test system，measure—
ments of the mechanical loss power were performed for model J 60 turbocharger．The data obtained demon—
strates that using the new method and equipment，measuring precision increases by more than 10％compared
with the transient condition method．
0概述
摘要：通過分析了渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量方法，指出現(xiàn)有的熱平衡方法忽略了傳
熱與散熱損失且沒有考慮到變工況條件，瞬態(tài)工況法未計入壓氣機(jī)與渦輪的功耗及各種氣動
損失。闡述了壓氣機(jī)與渦輪在自由減速測試過程中的功耗與各種氣動損失的計算方法，提出
了一種理論計算與試驗相結(jié)合的渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量分析方法。改進(jìn)設(shè)計了現(xiàn)有的
增壓器試驗測試系統(tǒng)，并對J60渦輪增壓器的機(jī)械損失功率進(jìn)行了測量，結(jié)果表明：與瞬態(tài)工
況法相比，應(yīng)用新方法及試驗裝置測量的精度提高了10％以上。
關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)；渦輪增壓器；機(jī)械摩擦損失；測量方法；試驗裝置
Key words：IC engine；turbocharger；mechanical friction 10SS；
measuring method；test equipment
中圖分類號：TK402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
渦輪增壓器的總效率等于渦輪效率、壓氣機(jī)效
率和機(jī)械效率的乘積。以目前的技術(shù)水平來進(jìn)一步
提高葉輪機(jī)械氣動效率則幅度有限、難度很大，但通
過機(jī)械優(yōu)化設(shè)計、采用摩擦損失較低的摩擦副結(jié)構(gòu)
及減摩措施，可以較大幅度地提高機(jī)械效率，如應(yīng)用
高性能混合陶瓷球軸承[1’2]可以提高機(jī)械效率達(dá)
3％～10％；改進(jìn)摩擦副表面理化性能、采用粉末冶
金止推軸承[33等措施也可以減少摩擦損失，提高機(jī)
械效率。目前，車用渦輪增壓器主要應(yīng)用浮動軸承，
其機(jī)械損失由兩個徑向浮動軸承、一個軸向止推軸
承和兩個密封環(huán)摩擦副共三項摩擦損失組成。球軸
承渦輪增壓器則由一對角接觸球軸承與兩個密封環(huán)
摩擦副兩項摩擦損失組成。由于理論上精確計算渦
輪增壓器機(jī)械效率非常復(fù)雜，所以用試驗方法測量
收稿日期：2009-06-17
作者簡介：黃著(1962一)．男．教授。11115=，主要研究方向為內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)、葉輪機(jī)械及轉(zhuǎn)子動力學(xué)．E-mail：hrno@bit．edu．偽。
萬方數(shù)據(jù)
2010年第6期內(nèi)燃機(jī)工程·93·
渦輪增壓器機(jī)械損失功率成為最佳選擇。然而，準(zhǔn)
確測量軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)械損失功率也具有難度，當(dāng)
渦輪增壓器工作時，機(jī)械損失功率除了與工作負(fù)荷、
摩擦副結(jié)構(gòu)及潤滑狀態(tài)直接相關(guān)，還與大氣環(huán)境狀
態(tài)、測試儀器設(shè)備等有關(guān)?，F(xiàn)有的機(jī)械損失測量方
法存在應(yīng)用范圍受限、測量精度低等不足。本文提
出了一種理論計算與試驗相結(jié)合的方法，獲得了渦
輪增壓器的機(jī)械損失功率，并設(shè)計了試驗測量裝置。
l 軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)械損失功率測量方法
1．1機(jī)械損失功率測量方法
現(xiàn)代機(jī)械工程中常用的機(jī)械損失功率測試方法
主要有傳遞法、平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法或熱平衡法。
其中，傳遞法測量精度較高，但是車用渦輪增壓器的
轉(zhuǎn)子軸頸小、轉(zhuǎn)速高而且測量浮動軸承轉(zhuǎn)角等參數(shù)
難度極大，因此，傳遞法不適合車用渦輪增壓器；平
衡力法適合于滾動軸承摩擦性能的測量，不適合軸
向止推軸承摩擦性能測量，因目前車用渦輪增壓器
軸承系統(tǒng)主要由軸向止推軸承與徑向浮動軸承組
成，所以平衡力法不適用；能量轉(zhuǎn)換法是按照能量守
恒定律，根據(jù)對應(yīng)于機(jī)械損失功率大小而變化的其
他能量參數(shù)來測量功率的方法；應(yīng)用最多的是熱平
衡原理法。
1．2渦輪增壓器機(jī)械損失傳統(tǒng)測量方法
1．2．1穩(wěn)態(tài)熱平衡方法
目前，在渦輪增壓器領(lǐng)域主要應(yīng)用能量轉(zhuǎn)換法，
即熱平衡方法測量其機(jī)械損失功率[4]。該方法忽略
了傳熱與散熱損失，近似地測量了渦輪增壓器某一
穩(wěn)態(tài)工況的機(jī)械損失，同時由于處于穩(wěn)態(tài)下的壓氣
機(jī)與渦輪功率平衡，軸向負(fù)荷為零，止推軸承的摩擦
損失為零。而車用渦輪增壓器的實際工況是頻繁變
化的，故該方法不適應(yīng)于測量車用渦輪增壓器的機(jī)
械損失。
1．2．2瞬態(tài)工況法
文獻(xiàn)[5]提出了一種測量方法，本文稱其為瞬態(tài)
工況法。但是該方法所測得的摩擦功率不是真實的
機(jī)械損失功率，而是包含了壓氣機(jī)所做的功及其與
增壓器的氣動損失。此外，該試驗臺沒有考慮渦輪
增壓器在加、減速過程中，軸向力的方向與大小均是
變化的，而且與穩(wěn)態(tài)工況相差較大，導(dǎo)致機(jī)械損失功
率大小、方向均在變化。因此，利用文獻(xiàn)[5]所述裝
置測量機(jī)械損失功率是錯誤的。
2試驗與理論計算相結(jié)合的渦輪增壓器機(jī)械損失
功率測量方法
為了解決車用渦輪增壓器機(jī)械損失測量問題，
本文提出一種基于試驗與理論計算相結(jié)合的測量渦
輪增壓器機(jī)械損失功率的方法。
2．1試驗與理論計算相結(jié)合渦輪增壓器機(jī)械損失
功率測量方法的原理與方法
2．1．1原理
在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪增壓器，當(dāng)切斷外氣
源供應(yīng)，即停止外部能量輸入時，渦輪增壓器經(jīng)歷一
個從初始轉(zhuǎn)速到靜止(轉(zhuǎn)速為零)的自由減速過程，
在這個過程中，渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的第一部分剩余功
率被用來克服徑向浮動軸承、軸向止推軸承(球軸承
增壓器無止推軸承)、密封環(huán)摩擦副的摩擦阻力損
失；轉(zhuǎn)子的第二部分剩余功率一是用于壓氣機(jī)繼續(xù)
壓縮空氣做功并伴有各種氣動損失，二是用于克服
渦輪氣動損失。
2．1．2方法
具體的測量方法為：(1)在自由減速(瞬態(tài)工況
下)E／程中，利用瞬態(tài)工況法測得渦輪增壓器轉(zhuǎn)子總
的剩余功率；(2)用理論計算方法得到轉(zhuǎn)子的第二部
分剩余功率；(3)兩者之差即為這一自由減速過程中
渦輪增壓器的機(jī)械損失功率。
需要說明的是，在不同的工況下(加速工況與減
速工況)，由于渦輪增壓器軸向負(fù)荷的方向相反，大
小不同，因此氣動損失的計算方法也不同，且利用加
速過程測量機(jī)械損失功率難以實現(xiàn)。
2．2渦輪增壓器剩余功率的計算
在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪增壓器，當(dāng)切斷外氣
源供應(yīng)、停止外部能量輸入后，增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由高
速逐漸降至為零。根據(jù)動量矩定理，增壓器轉(zhuǎn)子的
方程式為：
Mf=一L塑dt 3一磊L面dn (1)
式中，M，為增壓器剩余力矩之和；I。為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動
慣量；∞為轉(zhuǎn)子的角速度；挖為增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，
r／mimt為時間，s。
增壓器的剩余功率為：
Nf—Mfcc，=篆Ms (2)
式中，Nr為渦輪增壓器剩余功率，W。
2．3渦輪增壓器氣動損失的計算
2．3．1壓氣機(jī)葉輪中的氣動損失
空氣在渦輪增壓器壓氣機(jī)葉輪中流動時，主要
存在的損失￡6]為：
(1)空氣在通道內(nèi)的轉(zhuǎn)彎損失Wn和W砼．
萬方數(shù)據(jù)
內(nèi)燃機(jī)工程2010年第6期
w。一6祟(3)
W12一邑!箬(4)
式中，w。。為導(dǎo)風(fēng)輪損失，kJ／kg；W。：為將氣流方向由
軸向改為徑向時的損失，kJ／kg；∞。為葉輪進(jìn)口處相
對速度，m／s；c噸為葉輪出口處絕對速度的徑向分量；
島、已均為損失系數(shù)。
(2)氣流在葉輪通道內(nèi)的摩擦損失(包括渦流
損失)w13
w13=島譬(5)
這部分損失與葉輪中其他部分損失相比則非常小，
一般情況下，將其合并到W。：中，而非單獨(dú)計算。
(3)氣流在葉輪與殼體之間的漏氣損失。由于
旋轉(zhuǎn)的葉片與殼體之間存在間隙，就不可避免地存
在漏氣損失。這種損失在葉輪與壓氣機(jī)殼之間，表
現(xiàn)為潛流和鼓風(fēng)環(huán)流；在葉輪輪背與背盤之間，主要
是鼓風(fēng)環(huán)流。這部分損失合并到輪盤摩擦損失中計
算。
(4)輪盤摩擦損失W。。
wId=刪； (6)
式中，Ot為損失系數(shù)；U。為葉輪出口牽連速度，m／s。
(5)壓氣機(jī)殼中的損失WH
W14一&amp;amp;百6-4 (7)
式中，已為渦殼損失系數(shù)；“為擴(kuò)壓器出口絕對速
度，m／s。
壓氣機(jī)損失之和以W。表示，則：
Wl=W11+W12+WId+W14 (8)
2．3．2渦輪中的氣動損失
廢氣在渦輪增壓器渦輪中的損失主要包括以下
部分‘引：
(1)噴嘴環(huán)中的能量損失
△w。一(丟一1)譬(9)
∞ 二
(2)葉輪內(nèi)的損失
△wi=(去一1)O了)2×10—3 (10)
山6
(3)余速損失
AW。。一導(dǎo)×lO-3 (11)
(4)葉輪摩擦與通風(fēng)損失。氣流在渦輪箱中的
流動損失包含在通風(fēng)損失中，故葉輪摩擦與通風(fēng)損
失為： 礬=墜鼢plmU‘lDil×9．8。6(12)
(5)漏氣損失
△Wk一0．005WTd (13)
式中，壚為噴嘴環(huán)速度系數(shù)；妒為葉輪中速度系數(shù)；盧
為葉輪輪盤的形狀系數(shù)；』D，。為葉輪周圍的平均密度，
kg／m3；D，為葉輪進(jìn)口直徑，mm；WTd為葉輪前的絕
熱膨脹功，kJ／kg。
對有噴嘴環(huán)的渦輪增壓器，渦輪損失之和△W
為：
△Ⅳ=△Ⅳl+△Wi+△W。。+△Wrd+△Wk(14)
對無噴嘴環(huán)渦輪增壓器，渦輪損失之和△W則
表示為：
△W=△Wi+△’；lr。。+△Wrd+△Wk (15)
2．4壓氣機(jī)功耗計算
試驗過程中，壓氣機(jī)流量由初始穩(wěn)態(tài)流量降低
到零，則在這段時間內(nèi)壓氣機(jī)葉輪對空氣做功消耗
的功率可取平均值為： N。一魚缸娶型(16)
厶％
式中，N。為壓氣機(jī)消耗的功率，W；c。。為空氣定壓比
熱容，kJ／(kg·K)；Kt為壓氣機(jī)進(jìn)口總溫，K；，rc為增
壓比；片為空氣絕熱指數(shù)，茁=1．4；像為壓氣機(jī)效率。
2．5增壓器機(jī)械損失功率的計算
2．5．1摩擦損失系數(shù)的計算
在得到剩余功率、增壓器氣動損失、壓氣機(jī)功耗
后，即可進(jìn)行增壓器機(jī)械損失功率的計算。根據(jù)以
上所述，定義增壓器氣動損失、壓氣機(jī)功耗占總損失
的比例為摩擦損失系數(shù)k，：
。GcAWI+GTAW+Nc 寵t一——]而而廣一
．GcAWI+(G。+Gf)AW+Nc
Nf／103
式中，Gc為壓氣機(jī)質(zhì)量流量，kg／s；G為進(jìn)氣管空氣
質(zhì)量流量，kg／s；Gf為燃油質(zhì)量流量，kg／s。
2．5．2軸向瞬態(tài)摩擦系數(shù)的確定
在非穩(wěn)態(tài)工況，渦輪增壓器渦輪轉(zhuǎn)子所承受的
軸向負(fù)荷大小、方向均是變化的，在起動加速瞬態(tài)工
況時，轉(zhuǎn)子軸向力指向渦輪端；在停機(jī)減速瞬態(tài)工況
時，轉(zhuǎn)子軸向力指向壓氣機(jī)端。因此確定軸向負(fù)荷
的大小、方向?qū)δΣ翐p失計算精度影響很大。研
萬方數(shù)據(jù)
2010年第6期內(nèi)燃機(jī)工程· 95·
詈：糞竺：竺曼氅嬖耄王況冀i要量受竺竺向力3渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量裝置
是增壓器在穩(wěn)定工作時的5～6倍，如圖1所示。
?????～???～
罨
R
匣
暴
時間，s
圖1轉(zhuǎn)子軸向力變化曲線
據(jù)此定義瞬態(tài)摩擦系數(shù)k。為：
愚2=(5～6)岸(18)
式中，弘為動摩擦因數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗或查閱相關(guān)資料確
定。
渦輪增壓器在其穩(wěn)定工作時的機(jī)械損失功率為：
N一(1一k1)志2Nf (19)
2．6渦輪增壓器機(jī)械損失功率的折合
當(dāng)試驗環(huán)境狀況有別于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況時，為了
對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，應(yīng)將實測機(jī)械損失功率N折
合計算為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的N。。。折合機(jī)械損失功率
N。。為：
N一一愚l一點2 N‰ 釧一墜些普丟攀，
(5～6盧)哿晚。
(20)
折算式為：
Gc唧=Gc籌√磊㈣，
nenp～√鬻㈣，
式中，Gc一為壓氣機(jī)折合流量，kg／s；7'／。。，為增壓器折
合轉(zhuǎn)速，r／min；聰為壓氣機(jī)進(jìn)口氣體總溫，K；夕南為
壓氣機(jī)進(jìn)口氣體總壓，Pa；丁0=273+￡。，t。為環(huán)境大
氣溫度，℃。
標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況：大氣溫度為298 K(25℃)；壓力
為100 kPa(760 mmHg)。
3．1 渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量裝置設(shè)計
3．1．1試驗裝置的基本構(gòu)成
渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量的試驗裝置原理
如圖2所示。該裝置由外氣源、燃燒系統(tǒng)、潤滑油系
統(tǒng)、測試儀器儀表、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、渦輪增壓
器安裝試驗臺架等部分組成。
外氣
3
要麟漲
l燃油系g 上濺
4
1】—習(xí)豁犍Z
風(fēng)鬻耵涔：電專加熱1群2 181
6大氣
』巨；
渦輪N
烈大氣 》D芒j
29 28
26一
大氣
1．外氣源2．氣源壓力傳感器3．進(jìn)氣電動閥4．進(jìn)氣管5．進(jìn)
氣壓力傳感器6．進(jìn)氣溫度傳感器7．進(jìn)氣質(zhì)量流量計8．燃
油壓力傳感器9．燃油溫度傳感器10．燃油質(zhì)量流量計11．
燃燒室12．渦輪進(jìn)氣管13．渦輪進(jìn)氣壓力傳感器14．渦輪
進(jìn)氣溫度傳感器15．渦輪排氣管16．渦輪排氣溫度傳感器
17．渦輪排氣壓力傳感器18．潤滑油進(jìn)口壓力傳感器19．潤
滑油進(jìn)口溫度傳感器20．潤滑油質(zhì)量流量計21．潤滑油回
油溫度傳感器22．潤滑油回油壓力傳感器23．轉(zhuǎn)速傳感器
24．壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度傳感器25．壓氣機(jī)進(jìn)氣壓力傳感器26．
壓氣機(jī)進(jìn)氣管27．壓氣機(jī)質(zhì)量流量計28．壓氣機(jī)出口壓力
傳感器29．壓氣機(jī)出口溫度傳感器30．壓氣機(jī)排氣管31．
自循環(huán)電動閥32．壓氣機(jī)排氣電動閥
圖2渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量裝置
外氣源、燃燒系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及其管道安裝連
接、測量儀器布置等應(yīng)符合國家制定的渦輪增壓器
試驗方法標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的要求。為了實現(xiàn)本文提
出的渦輪增壓器機(jī)械損失功率測量方法，需要對潤
滑油系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。
3．1．2試驗裝置的改進(jìn)
在文獻(xiàn)E4]的試驗裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。
(1)供油壓力、溫度可自動控制的潤滑油系統(tǒng)。
設(shè)置機(jī)油泵泄油閥和風(fēng)冷(或水冷)、電加熱自動調(diào)
溫系統(tǒng)，以保證供油壓力、溫度、流量的穩(wěn)定。這是
因為潤滑油壓力過高會增大軸承阻力、增大摩擦功，
使渦輪增壓器難以達(dá)到所需轉(zhuǎn)速，增壓器漏油傾向
加??；而油壓過低則無法形成穩(wěn)定的油膜，導(dǎo)致增壓
埔
一， 吣皓鼉
一渦輪增壓器葡∥1吧乏衛(wèi)K!!!囂翁贅
萬方數(shù)據(jù)
·96·
內(nèi)燃機(jī)工程2010年第6期
器軸承磨損加劇。溫度對潤滑油黏度影響很大，從
而影響摩擦力的大小。此外，為了保證測量的準(zhǔn)確
性與重復(fù)性，必須控制潤滑油壓力與溫度在一定的
范圍內(nèi)，并保持穩(wěn)定，且每次試驗保持一致。
(2)提高潤滑油壓力、溫度測量精度’，提高數(shù)據(jù)
采集與控制系統(tǒng)的自動化水平。采用了精度高于標(biāo)
準(zhǔn)要求的壓力溫度傳感器，保證潤滑油壓力、溫度測
量精度。開發(fā)了專用數(shù)據(jù)采集與處理程序，克服人
工讀數(shù)所產(chǎn)生的誤差，提高了測量精度。
(3)采用絕熱措施，減小傳熱損失。在被測試
渦輪增壓器渦輪與軸承體之間、軸承體與壓氣機(jī)之
間、潤滑油管路上等采取絕熱措施，如在軸承體與渦
輪、壓氣機(jī)之間放置隔熱板；在潤滑油管路上包裹隔
熱材料等，盡量減少外界對潤滑油的傳熱。
3．2測試過程與數(shù)據(jù)處理
3．2．1測試過程
開啟試驗臺，關(guān)閉自循環(huán)電動閥，各系統(tǒng)進(jìn)入工
作狀態(tài)。當(dāng)外氣源的壓力達(dá)到要求后，打開進(jìn)氣電
動閥，壓縮空氣進(jìn)入燃燒室，噴油點火燃燒后的燃?xì)?
從經(jīng)過渦輪進(jìn)氣管驅(qū)動渦輪做功，帶動壓氣機(jī)葉輪
工作。當(dāng)渦輪增壓器達(dá)到要求的轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定以后，
啟動數(shù)據(jù)采集與處理程序，計算機(jī)記錄各傳感器的
初始數(shù)值；關(guān)閉電動閥，切斷外氣源與燃油供給，保
持潤滑油壓力溫度流量穩(wěn)定，增壓器減速直到停止
運(yùn)轉(zhuǎn)，計算機(jī)采集記錄整個過程的全部數(shù)據(jù)。
3．2．2試驗數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)采集與處理程序可對采集的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行
計算分析處理。首先繪制轉(zhuǎn)速一時間曲線，該曲線擬
合為雙曲型曲線y=口z～，漸近線為．／7軸和y軸，曲
線在第一象限，如圖3所示。其次，根據(jù)轉(zhuǎn)速一時間
，|一
曲線得出增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨時間的變化率警，由
U‘
公式(2)可求出剩余功率N，，因為被測試渦輪增壓
器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量已知；最后，根據(jù)公式(20)即得到
渦輪增壓器在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的機(jī)械損失功率。
艘
簿
h
埏
稚
幽
磐
辭
饔
時間
圖3增壓器轉(zhuǎn)速一時間曲線
3．3試驗及數(shù)據(jù)誤差分析
3．3．1試驗驗證
為了驗證本文的計算方法，對J60車用渦輪增
壓器進(jìn)行了試驗。試驗裝置符合本文設(shè)計要求，試
驗時潤滑油壓力保持在o．3 MPa。采集了有關(guān)試驗
參數(shù)，分別采用瞬態(tài)工況法及新方法計算得出機(jī)械
損失功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如圖4所示。
乏
爵
罄
水
輯
餐
墨
轉(zhuǎn)速／(kr·rain。1)
圖4機(jī)械損失功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系
通過上述分析和圖4可知：瞬態(tài)工況法由于沒
有考慮氣動損失以及瞬態(tài)條件下的軸向力變化，導(dǎo)
致得出的機(jī)械損失功率偏大，采用新測量方法及試
驗裝置測得的機(jī)械損失功率提高lo％以上，且從低
速工況下約10％逐步增大至高速工況下約30％。
3．3．2理論誤差分析
本文的機(jī)械損失功率N為間接測量值，不能直
接測量，其誤差應(yīng)為各實測幾何量誤差的函數(shù)。它
與直接測量參數(shù)T、p、G、7"／的關(guān)系為：
N=N(T，戶，G，，1) (23)
根據(jù)誤差傳遞理論，間接測量誤差為：
咖=√(器)2卉+(籌慚+(蝥)2琵+(籌％
(24)
式中，dT、crp、配、盯。分別為測量參數(shù)T、p、G、以的標(biāo)準(zhǔn)
偏差。
由此可見，渦輪增壓器機(jī)械損失功率的測量誤
差等于溫度、壓力、流量和轉(zhuǎn)速測量誤差與偏微分的
均方根值。
3．3．3試驗誤差分析
試驗誤差與測量方法、測量儀器精度、測量人員
及環(huán)境條件等有關(guān)。本試驗裝置按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計制造，保證了試驗測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性，排除了試
驗臺的系統(tǒng)誤差；同時，測量方法規(guī)定實測數(shù)據(jù)須按
照標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行折合處理，排除了環(huán)境條件的
萬方數(shù)據(jù)
2010年第6期內(nèi)燃機(jī)工程‘97。
影響；此外，試驗裝置應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)采集
與處理，使得測量精度實際上取決于測量儀器儀表
的精度。本試驗裝置提高了潤滑油系統(tǒng)的測試傳感
器精度，從而保證了機(jī)械損失功率的測量精度。
4結(jié)論
(1)提出了一種新的渦輪增壓器機(jī)械損失功率
的分析測量方法，即在自由減速過程中，用瞬態(tài)工況
法測得渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的剩余功率，用理論計算方
法得到渦輪增壓器氣動損失及壓氣機(jī)功耗，通過定
義摩擦損失系數(shù)和瞬態(tài)摩擦系數(shù)，充分考慮渦輪增
壓器的氣動損失與變工況條件。
(2)基于新的測量分析方法，改進(jìn)設(shè)計了現(xiàn)有
的渦輪增壓器試驗測試系統(tǒng)。J60渦輪增壓器的試
驗結(jié)果表明，應(yīng)用新方法及試驗裝置測量的機(jī)械損
失功率比瞬態(tài)工況法精度提高10％以上，實現(xiàn)了渦
輪增壓器機(jī)械損失功率的精確測量。
參考文獻(xiàn)：
111 Kiyoshi T．Hybrid ceramic ball beatings for tueboehargers[C]／／
SAE 2000-01—1339．2000．
[21黃若，葛新濱，馬朝臣．車用球軸承渦輪增壓器臨界轉(zhuǎn)速分析
[J]．車用發(fā)動機(jī)，2007(6)：72—76．
Huang R，Ge X B，Ma C C．Critical speed analysis on vehicle
turbocharger with ball beatings[J]．Vehicle Engine，2007(6)：
72—76．
[31李溪濱。蘇春明，程時和，等．渦輪增壓器自潤滑止推軸承材料
研究[J]．中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997．28(6)：560—563．
Li X B，Su C M。Cheng S H．Study on materials of self-lubricating
thrust bearing for turbocharger[J]．Journal Central
South University of Technology。1997，28(6)：560—563．
[4] 中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．Qc／T 591——1999汽車柴油機(jī)
渦輪增壓器試驗方法[S]．北京：國家機(jī)械工業(yè)局，1999．
[5]魏名山，馬朝臣，王延生．渦輪增壓器摩擦功率測量試驗臺：中國，
200510114348．4[P1．2006-03—22．
[6]王延生，黃佑生．車輛發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓[M]．北京：國防工業(yè)
出版社，1984．
[7]洪漢池．車用渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸向力數(shù)值模擬與實驗研究[D]．
北京：北京理工大學(xué)，2006．
(編輯：姜文玲)
(上接第91頁)
[12]Ozaki J。lida N．Effect of degree of unmixedness on HCCI com—
bustion based on experiment and numerical analysis[C]／／SAE
2006-32-0046，2006．
[131 Kee RJ，Rupley F M，Meeks E，et a1．CHEMKIN—IIIl A for—
tran chemical kinetics package for the analysis of gasphase
chemical and plasma kinetics[R]．Sandia National Laborato—
ties。SAND96—8216。1996．
[141 Komninos N P，Hountalas D T，Kouremenos D A．Description
of in-cylinder combustion processes in HCCI engines using a
multi—zone modeI[C]／／SAE 2005—01-0171，2005．
[15]Chang J，G0ralp O，F(xiàn)ilipi z。et a1．New heat transfer correlation
for an HCCI engine derived from measurements of instan—
taneous surface heat ilux[C]／／SAE 2004一01—2996，2004．
[16]Jia M．Xie M．A chemical kinetics model of iso-octane oxida—
tion for HCCl engines[J]．Fuel。2006。85(17-18)：2593—2604．
[17]Amsden A A．KIVA一3V：A block—structured KIVA program
for engines with vertical or canted values[R]．Los Alamos Na—
tional Laboratory·LA’13313-MS·1997．
[18]Jia M。Xie M，Peng z．A comparative study of multi-zone tom—
bustion models for HCCI engines[C]／／SAE 2008-01-0064。
2008．
[19]SjOberg M，Dec J E．Babajimopoulos A，et a1．Comparing en·
hanced natural thermal stratification against retarded combus—
tion phasing for smoothing of HCCI heat release rates[c]／／
SAE2004—01—2994。2004．
[203 Dec J E，SjOberg M．A parametric study Of HCCI combustionthe
sources of emissions at Iow Ioads and the effects of GDI fuel
injection[C]／／SAE 2003—01—0752，2003．
[21]Eng J A．Characterization of pressure waves in HCCI combustion[
C]／／SAE 2002—01—2859，2002．
(編輯：姜文玲)

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