· 84 ·
车用柴油机两级涡轮增压系统匹配
张淑华麻春晖
（承德石油高等专科学校汽车工程系，河北承德067000）
科技论坛
摘要：针对象油机的强化目标，计算出匹配点所需的空气量与进气压力。根据计算结果，为两级增压系统选取了高、低压短增压器并西出两短涡轮增压器与象油机的联合运行图，验证了所选涡轮增压器的正确性，
关键词：象油机：强化目标；两级增压；医配 1概述
随着社会的发展，国际社会对地球大气环境的保护不断重视，人们对汽车柴油发动机的动力性、经济性和排放标准要求越来越严格,为了解决案油发动机以上的间题,涡轮增压技术随之出现，同时对车用柴油机先进的涡轮增压技术越来越得到重视和应用。可变喷嘴环涡轮增压广泛应用在宾利、宝马、玛莎拉蒂等高档汽车发动机上。可调两级增压系统在BMW5353.0L案油机、Opel1.9L等轿车发动机上得到应用。
为了兼顾柴油机的低速高扭矩和较高的额定功率，两级涡轮增压系统在低速工况使用小流量高压级增压器：在高速工况使用大流
量低压级涡轮增压器工作。这样，可以降低油耗、改善排放、提高动力性与瞬态响应性。本文以某型柴油机为例研究了车用柴油机与两级涡轮增压器的匹配过程，为今后两级涡轮增压器与发动机的匹配提供理论基础。
2柴油机与两级涡轮增压器的匹配
为了提高柴油机低速时的扭矩及额定工况的功率，并保证增压后的机械负荷不超过16MPa。设定了两级增压后，柴油机的最大扭矩420N-m/1800 rpm，额定功率140KW/4000rpm
为了满足上述要求，首先假定高压级涡轮旁通阀在最大扭矩点处为关闭极限并选用最大扭矩点作为匹配设计点。增大发动机转速，为了防止高压级增压器超速相应开大阀门基至完全旁通，
2.1匹配点高、低压级的压比分配
两级增压系统中，柴油机的性能受高、低压级的压比分配影响很大。此两级涡轮增压系统中，采用了级间冷却实现最小压缩耗功，
图1柴油机与压气机匹配点联合运行特性图图2柴油机与涡轮增压器匹配的联合运行图
机外特性上其它运行工况点（n≤1800n/min）。
当高、低压级的压比为1:1时，二级增压系统所耗的功最小。因此，
在两级涡轮增压系统的匹配计算中采用1:1的压比分配原则。
2.2选配高、低压级涡轮增压器
利用MATLAB编程计算出案油机在目标最大扭矩点(420N·m/1800rpm)所需空气流量及进气压力，然后由估算值确定低压级增压器所提供的增压压力及空气量，再根据压气机特性图选择合适的增压器。
由于中冷器中压力损失较小，所以近似地将上述柴油机的进气压力看作高压级出口压力，因此增压器的总压比为：其“
P
由高低压比营/m=1:1可得=T=2.07
计算流经高、低压压气机的折合流量Gu=0.0532kg/s、Gu=0. 0974 kg/s
根据厂家提供的压气机特性图，最终选择博格华纳1672CX-AAA、2467NRAKB作为高、低压级增压器。案油机和增压器联合运行特性如图1所示，从图中可以看出，高、低压级增压器匹配点分别位于71%、75%的高效区。说明高、低压级压气机在最大扭矩点处选取比较合适，但要使在柴油机运转的整个工况范围内，高、低压级压气机不发生响振与阻塞，必须通过柴油机与两级涡轮增压器的联合运行线的验证
2.3高、低压级涡轮增压器与柴油机的联合运行线图
在发动机转速低于最大扭矩点转速的工况下，由于旁通阀关团，计算方法如匹配点。将两级增压后，厂家要求的发动机外特性的工况点代人利用MATLAB编程得出高、低压压气机与柴油机发动
承德市科学技术研究与发展计划项目：201422098
在案油机转速大于最大扭矩点转速的情况下，旁通阀开启。由于旁通阅的作用，柴油机外特性最大扭矩点到标定点的总压比可以不变。此时通过调节高压级涡轮的流量来控制进气压力，旁通阀慢慢打开，直到进气压力与最大扭矩点进气压力相同。不同的高速工况点均进行同样的调节，来实现高速点进气压力不变。利用MAT-LAB编程得出高、低压压气机与此柴油机发动机外特性上其它运行工况点（n≥1800r/min)。画出联合运行线图2，从图可以得出发动机在低速小负荷时，高压级涡轮增压器的效率较高；随着转数、负荷的增加.高、低压增压器效率增加：发动机转数大于1800p/min，旁通阀打开，低压级增压器的效率继续增大，高压级增压器的效率逐渐减小；发动机发动机转数在2700r/min后，旁通阀完全打开，高压级增压器被旁通，效率为0。
3结论
3.1根据增压器的选配标准，计算出车用柴油机与两级涡轮增压器匹配时，高、低压比的分配。
3.2利用MATLAB编程计算出匹配点处高、低压涡轮增压器与柴油机的联合运行特性图，选出高、低压涡轮增压器的型号
3.3计算出发动机外特性工况下，高、低压压气机与柴油机的联合运行线图，证明高、低压级增压器满足匹配要求。
作者简介：张淑华(1977，6-)，河北衡水人，颈士研究生，主要从事内然机设计开发研究