某汽油機(jī)增壓器性能匹配分析與驗(yàn)證

程劍峰 張盼 房凱 黃偉

摘 要：基于AVL-BOOST仿真軟件，搭建某汽油機(jī)增壓器仿真計(jì)算模型，文章介紹了一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器性能匹配分析的過程，最后試驗(yàn)結(jié)果表明，仿真計(jì)算數(shù)據(jù)與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，確定增壓器性能滿足設(shè)計(jì)需求。

關(guān)鍵詞：汽油機(jī);增壓器;仿真計(jì)算

中圖分類號(hào)：U464.135? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）17-105-02

The performance matching analysis and verification for Turbocharger

of a Gasoline engine

Cheng Jianfeng， Zhang Pan， Fang Kai， Huang Wei

（ Technical Center， Anhui Jianghuai Automobile Group Co.， Ltd， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract： Based on the AVL-BOOST simulation software， a gasoline engine turbocharger simulation calculation model is built， and a process of matching analysis of the engine turbocharger performance is introduced. The final test results show that the simulation calculation data is in good agreement with the test results， and the turbocharger performance meet the design needs.

Keywords： Gasoline engine; Turbocharger; Simulation calculation

CLC NO.： U464.135? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）17-105-02

引言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科技的不斷進(jìn)步，節(jié)能低耗、動(dòng)力強(qiáng)勁的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入研究范圍，而增壓技術(shù)是其中重要的一項(xiàng)課題。使用渦輪增壓器的汽車其功率可比原機(jī)提高40%-60%，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能也有所改善。

同時(shí)由于越來越嚴(yán)格的排放與節(jié)能法規(guī)的出臺(tái)，渦輪增壓技術(shù)也在不斷發(fā)展，各種新產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)，這使得渦輪增壓器的匹配在發(fā)動(dòng)機(jī)性能開發(fā)過程中占據(jù)了重要的地位。使用AVL-BOOST軟件可以高效快捷的進(jìn)行渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配計(jì)算，利于增壓器的選型[1]。

1 軟件介紹

AVL-BOOST熱力循環(huán)分析軟件是一個(gè)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能進(jìn)行模擬分析的軟件，具有非常簡便實(shí)用的前后處理器，以及快速穩(wěn)定的求解器[2][3]。它不僅可以在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能，而且還可以分析成型發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)過程。

2 模型計(jì)算

2.1 模型搭建

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件實(shí)際尺寸和性能特性搭建BOOST分析模型，如圖1所示。根據(jù)目標(biāo)性能，分析兩款增壓器的匹配狀態(tài)，以便進(jìn)行最終的選型[4]。

2.2 模型計(jì)算

模型分別采用增壓器TC1、增壓器TC2單獨(dú)計(jì)算，在模型中輸入邊界參數(shù)并設(shè)置當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)，見表1，計(jì)算出當(dāng)前增壓器的功率、扭矩、比油耗、排氣溫度、增壓壓力等仿真數(shù)據(jù)。為便于比較，將TC1、TC2的輸出結(jié)果整理后如圖2所示。

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出，TC1、TC2增壓器性能曲線重合度較高，二者一致性較好，且根據(jù)功率、扭矩、比油耗、排氣溫度等仿真結(jié)果可以看出，兩增壓器性能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)需求。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)邊界

某發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器臺(tái)架試驗(yàn)的邊界條件如表2所示。

3.2 性能試驗(yàn)結(jié)果分析

進(jìn)行增壓器臺(tái)架性能匹配分析時(shí)，保證額定轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣損失、背壓、排溫一致，同時(shí)為了對(duì)比兩款增壓器下發(fā)動(dòng)機(jī)性能的區(qū)別，過量空氣系數(shù)與目標(biāo)性能對(duì)應(yīng)的過量空氣系數(shù)相同。兩款增壓器下發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、功率、比油耗和增壓器增壓壓力等試驗(yàn)結(jié)果如下圖3所示。

從臺(tái)架數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出：

兩臺(tái)增壓器性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，且各項(xiàng)指標(biāo)均滿足一致性要求，性能一致性較好。

4 總結(jié)

（1）基于AVL-BOOST軟件，搭建了分析模型，并對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，證明了模型的準(zhǔn)確性。

（2）對(duì)比了兩個(gè)增壓器的性能曲線，證明不論是仿真分析的結(jié)果還是臺(tái)架試驗(yàn)的結(jié)果，增壓器的一致性均較好。

（3）兩款增壓器性能均滿足設(shè)計(jì)要求，可作為該機(jī)型選用。

參考文獻(xiàn)

[1] 顏平濤，王超，楊陳，等.基于AVL-BOOST軟件汽油機(jī)增壓器匹配研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2013，42（3）：10-15.

[2] 錢多德，李騰，等.基于ABAQUS的連桿有限元分析[J].內(nèi)燃機(jī)， 2014，3：18-21.

[3] 高冬冬，王軍.某柴油機(jī)增壓器匹配計(jì)算[J].汽車零部件，2015（12）： 41-45.

[4] 羅威，陳世江，等.一種船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器支架的設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)，2015，2 （1）：3-5.