柴油機(jī)與增壓器匹配的動力性仿真分析

龐然　張凱

摘 要：依據(jù)柴油機(jī)和渦輪增壓器的基本參數(shù)，通過AVL BOOST基于額定工況對柴油機(jī)增壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明，柴油機(jī)額定功率為171.67kW，額定扭矩為655.73N·m；壓氣機(jī)效率為0.79。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；增壓器；動力性；仿真分析

柴油機(jī)增壓技術(shù)已經(jīng)成為柴油機(jī)強(qiáng)化的最有效的手段之一。增壓后的功率可比原機(jī)提高40%-60%甚至更多[ 1 ]。如何確保增壓系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)的匹配達(dá)到一個最佳的狀態(tài)顯的尤為重要。因此，本文通過仿真得到發(fā)動機(jī)的動力性能指標(biāo)參數(shù)，對車輛動力系統(tǒng)的匹配優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。

1 柴油機(jī)增壓系統(tǒng)的主要參數(shù)

1.1 柴油機(jī)基本參數(shù)

缸徑為100mm，沖程為130mm，排量為6.12L，額定功率為84kw，額定轉(zhuǎn)速為2500r/min，增壓度為100%。

1.2 渦輪增壓器的空氣流量和增壓比的計算

通過JTK估算方法，進(jìn)行估算增壓系統(tǒng)的總壓比和空氣流量等。JTK估算法確定增壓參數(shù)的順序從考慮柴油機(jī)的燃燒和熱負(fù)荷出發(fā)，定下渦輪前廢氣溫度，根據(jù)渦輪前廢氣溫度定出空氣流量qm b=0.26kg/s，再根據(jù)柴油機(jī)的流通特性確定增壓壓力π=1.8。中冷器的傳熱量為31480W。

2 柴油機(jī)與增壓器匹配的仿真模擬

2.1 增壓器與柴油機(jī)匹配的MAP圖

2.2 柴油機(jī)與增壓器匹配的仿真模型

由圖2可以看出，空氣從SB1進(jìn)入進(jìn)氣歧管1，進(jìn)氣歧管1與增壓器TC1連接，增壓器將進(jìn)氣空氣經(jīng)過增壓流經(jīng)進(jìn)氣管2，由于增壓后的空氣溫度上升比較快，若直接導(dǎo)入氣缸當(dāng)中，會導(dǎo)致氣缸的最高溫度升高很多，熱負(fù)荷及機(jī)械負(fù)荷都會大大增加，柴油機(jī)的材料成本增加，因此進(jìn)氣管2會連接一個中冷器CO1，降低增壓空氣的溫度，同時增大了進(jìn)氣密度，提高了燃油效率。

經(jīng)過中冷器的空氣會流入一個空腔PL1，在這個空腔中，空氣均被分到6個氣缸中，與柴油混合燃燒。將6個氣缸分成兩組，相鄰3個為一組，排氣分別排到一個空腔中PL2、PL3，隨后兩個空腔中的排氣混合氣流向增壓器，驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動以帶動壓氣機(jī)進(jìn)行壓縮進(jìn)氣空氣，其后經(jīng)過排氣歧管18將廢氣排出[ 2 ]。

2.3 仿真結(jié)果分析

此方案壓氣機(jī)效率為0.79，可以得到采用該方案的增壓系統(tǒng)與該柴油機(jī)相匹配時，由仿真模擬得到圖3，可以看出在額定工況時，其額定功率為171.67kW，額定扭矩為655.73N·m。

3 結(jié)論

與柴油機(jī)匹配的壓氣機(jī)效率為0.79，柴油機(jī)的額定功率為171.67kW，額定扭矩為655.73N·m。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦松濤，何義團(tuán).內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓技術(shù)[M].重慶：重慶交通大學(xué)，2010：84-91.

[2] 朱大鑫.渦輪增壓與渦輪增壓器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.