两级涡流增压器的匹配仿真.pdf

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1、第3期内燃机No．32012年6月InternalCombustionEnginesJun．2012摘要：利用GT—power软件对两级涡轮增压器的匹配及其特性进行了研究。在现有的压气机MAP的基础上为发动机配上压气机，而涡轮是采用DOE对入口直径和效率进行优化来达到压气机和发动机的匹配。结果表明，两级涡轮增压器在燃油消耗率和转矩方面相对于单级的增压器都有明显的优势，且标定转速下，功率可从155kW提高到192kW。关键词：两级增压器；匹配；仿真中图分类号：TK422文献标识码：B文章编号：1000—6494(2012)03—0022—0

2、4Two-stageTurb0chargerMatchingSimulationCANLiming，WEIWu(1．TechnicalDevelopmentCenter，SAICGMWulingAutomobileCo．，Ltd．，Liuzhou545007，China；2．SchoolofEnergyandPowerEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：Thematchingoftwo-stageturbochargeranditsvar

3、iableconditioncharacteristicswasresearchedwiththeGT-powersoftware．BasedontheexistingcompressorMAP，theenginewasmatchedbythecompressor，andtheturbinewasoptimizedbyusingDOEandbyinputtingtheefficiencyanddiametertoachievethematchingbetweentheturbochargerandtheengine．Theresultss

4、howthatintermsoftorqueandtirolconsumption，thetwo—stageturboehargerhasanobviousadvantage．Attheratedspeed，powercanbeincreasedfrom155kWto192kW．Keywords：two—stageturbocharger；matching；simulation涡轮增压具有在单位功率的质量、燃油消耗发动机的研究提供了十分有利的帮助。通过仿真计率、噪声、排放及高原性能方面均优于非增压发动算，可以为实验提供指导，减少实验次数，

5、节约成机的优势。由于单级涡轮增压器的增压压力是有本，缩短产品开发的周期。两级涡轮增压器研究中，限的，一般只有0．25MPa左右。为了能达到更高匹配是一个重要环节。我们通过GT-power仿真，利的增压压力，就有必要使用两级涡轮增压器了。两用现有生产商提供的GT系列压气机，给发动机配上级增压使达到同一增压压力所需的功比单级小，改压气机。由于涡轮相对比较简单，且对于径向涡轮在善增压器组的总效率，同时在每一级增压器的压比宽广的流量范围内比较容易得到较高的效率，为此我比较低时能获得比较高的增压压力。压气机也由于们使用简单涡轮的形式，通过调节其涡轮

6、入口直径和压比低，而使高效率的范围比较宽广⋯。效率来达到涡轮和压气机及发动机的匹配。对于两级涡轮增压器，在国外研究的比较1原机的参数多，如在德国宝马公司已经在其535车型上使用了两级增压系统，3．0L6缸柴油机中，满足欧IV排本研究将以某6缸柴油机进行模拟仿真，其放标准，标定功率可达到200kW。这表明两级涡主要技术参数见表1。轮增压器在国外正成为一个研究热点，并且已经有在仿真模型的发动机模型中只需要输入涡轮产品商业化了[2-3]。增压器的参数，设置喷油嘴的孑L数、孔径、喷油规随着计算机科学的发展，数值仿真软件已经为律等参数；传热模型中主

7、要是设置各个部件的温度和传热系数等；燃烧模型选择韦伯模型，并输入配作者简介：甘黎明(1985一)男，工程师，主要从事气相位的升程和角度，各进、排气管的直径和长发动机的开发工作。度。将仿真模型计算结果和原机试验结果进行了对收稿日期：2011—12—15比，见图1。第3期甘黎明，等：两级涡流增压器的匹配仿真·23·表1发动机技术参数表2两级涡轮增压器的设计参数项目参数项目参数缸径X冲程／(mrnXmm)标定转速增压压力，MPa排量，L最高压力／MPa压缩比高压级与低压级增压比点火顺序标定空气质量流量／(kg·s)标定功率／kW最大转矩／(N．

8、m)冷却方案最大转矩油耗／(g．kW～．h)2_2压气机的匹配计算及选型单级涡轮增压器的匹配比较容易实现，而对二．、●于两级涡轮增压器的研究比较少见。我们的研究是一基于发动机的外特性去寻找匹配