第1期（总第228期） 2017年2月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No.1(Serial No.228)
Feb.2017
双涡轮增压系统压气机通流特性匹配方法
谢海江'，李华雷23，邢卫东
(1.郑州职业技术学院汽车工程系，河南郑州450121； 2.上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室，上海
200240；
3，中国航发商用航空发动机有限公司，上海200241；4.中国北方发动机研究所（天津），天津
300400）
摘要：通过高心式压气机特性图谱分新，建立了压气机通流特性模型来表征节流线，基于压气机通流特性模型，针对车用荣油机典型工况建立了性能指标函数，从而指导增压系统匹配方索的确定。针对典型双涡轮增压系统，明确了增压系统匹配流程，建立基于压气机通流特性的匹配方法。针对某型6缸增压荣油机不同工况的性能参数指标，进行了相继增压系统和可调两级增压系统匹配计算，分则进行了大小增压器和高低压级增压器选型。通过搭建荣油机相继和可调两级增压系统试验台架，试验验证了双涡轮增压系统医配方策，试验结果表明，所医配的相继和可调两级增压系统能够满足不同典型工况的压比和流量要求，进而实现荣油机不同工况的性能指标，保证了荣油机全工况范国的正常运行。同时根据荣油机试验结果，以燃油经济性最优为目标，确定了相继和可调两级增压系统全工况控制策略。
关键词：柴油机；相继增压系统；两级增压系统；压气机；通流特性；匹配方法 DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2017.01.007
中图分类号：TK421.8
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)01-0035-07
随着环境问题的日益突出和排放法规的日益产格，高增压技术逐渐应用于柴油机动力性能提升和排放性能改善。高增压技术的应用使得柴油机与涡轮增压系统匹配矛盾的间题更加严重，由此产生了废气放气式、可变截面、相维继增压、可调两级基至可调三级增压系统来解决这一矛盾间题。
目前，相继和可调两级等双涡轮增压系统在工程实际中已经得到广泛应用。现有的相继增压系统匹配方法一般是根据柴油机部分转速工况点与最高转速工况点的增压比、过量空气系数的关系，采用简单喷嘴模型计算涡轮等效流通面积，最终确定采用相同或大小涡轮相继增压系统方案1-4]。现有的可调两级增压系统匹配方法申，一般是采用穷举法、送代法[5-7]或基于等效模型的调节能力分析[8-11]等过程确定合适的高低压级涡轮等效流通面积，最终完成涡轮增压器选型。而通过简单喷嘴公式确定的涡轮等效面积或相应的涡轮流通特性一般很难得到大部分涡轮增压器厂商很少提供涡轮特性试验数据，面是只提供压气机特性图谱来明确该款增压器适用的压比和折合流量范围。但目前两个压气机特
收稿日期：2016-08-18；修回日期：2016-12-05
性的选择比较依赖手在特性图上确定特性点位置之一点图谱的方法，最终压气机特性方案的确定也依赖于经验；另外，柴油机性能的实现不仅仅依赖于合适的压气机和涡轮特性，还需要以一定的增压系统总效率为前提。面相比于涡轮效率，压气机效率在不同工况点的变化幅度相对较大，因此现有的相继和可调两级增压系统匹配方法会受到很大限制，需要寻求可行的新型双涡轮增压系统匹配方法。
本研究引人压气机通流特性模型这一概念，力求在柴油机的运行工况范围内保证压气机端的综合效率较高，进而保证柴油机性能，实现匹配目标。通过分析离心式压气机特性图谱，建立了计算精度很高的压气机通流特性模型，基于此模型分别明确了相继增压系统与可调两级增压系统匹配流程和方法，并针对某6缸增压柴油机进行了双涡轮增压系统的应用实例计算，分别匹配了相继和可调两级增压系统。通过搭建柴油机增压系统试验台架，进行了匹配方案的性能试验，验证了双涡轮增压系统匹配方法。
作筒介：谢海江(1978—)，男，讲师，主要研究方向为内燃机性能优化；haijiangsky③126,com。