柴油机与增压器匹配的动力性仿真分析

庞然　张凯

摘 要：依据柴油机和涡轮增压器的基本参数，通过AVL BOOST基于额定工况对柴油机增压系统进行仿真，仿真结果表明，柴油机额定功率为171.67kW，额定扭矩为655.73N·m；压气机效率为0.79。

关键词：柴油机；增压器；动力性；仿真分析

柴油机增压技术已经成为柴油机强化的最有效的手段之一。增压后的功率可比原机提高40%-60%甚至更多[ 1 ]。如何确保增压系统和内燃机的匹配达到一个最佳的状态显的尤为重要。因此，本文通过仿真得到發动机的动力性能指标参数，对车辆动力系统的匹配优化设计具有重要意义。

1 柴油机增压系统的主要参数

1.1 柴油机基本参数

缸径为100mm，冲程为130mm，排量为6.12L，额定功率为84kw，额定转速为2500r/min，增压度为100%。

1.2 涡轮增压器的空气流量和增压比的计算

通过JTK估算方法，进行估算增压系统的总压比和空气流量等。JTK估算法确定增压参数的顺序从考虑柴油机的燃烧和热负荷出发，定下涡轮前废气温度，根据涡轮前废气温度定出空气流量qm b=0.26kg/s，再根据柴油机的流通特性确定增压压力π=1.8。中冷器的传热量为31480W。

2 柴油机与增压器匹配的仿真模拟

2.1 增压器与柴油机匹配的MAP图

2.2 柴油机与增压器匹配的仿真模型

由图2可以看出，空气从SB1进入进气歧管1，进气歧管1与增压器TC1连接，增压器将进气空气经过增压流经进气管2，由于增压后的空气温度上升比较快，若直接导入气缸当中，会导致气缸的最高温度升高很多，热负荷及机械负荷都会大大增加，柴油机的材料成本增加，因此进气管2会连接一个中冷器CO1，降低增压空气的温度，同时增大了进气密度，提高了燃油效率。

经过中冷器的空气会流入一个空腔PL1，在这个空腔中，空气均被分到6个气缸中，与柴油混合燃烧。将6个气缸分成两组，相邻3个为一组，排气分别排到一个空腔中PL2、PL3，随后两个空腔中的排气混合气流向增压器，驱动涡轮转动以带动压气机进行压缩进气空气，其后经过排气歧管18将废气排出[ 2 ]。

2.3 仿真结果分析

此方案压气机效率为0.79，可以得到采用该方案的增压系统与该柴油机相匹配时，由仿真模拟得到图3，可以看出在额定工况时，其额定功率为171.67kW，额定扭矩为655.73N·m。

3 结论

与柴油机匹配的压气机效率为0.79，柴油机的额定功率为171.67kW，额定扭矩为655.73N·m。

参考文献：

[1] 秦松涛，何义团.内燃机涡轮增压技术[M].重庆：重庆交通大学，2010：84-91.

[2] 朱大鑫.涡轮增压与涡轮增压器[M].北京：机械工业出版社，1992.