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废气涡轮增压技术可以大幅提高进入气缸的新鲜充量,因而广泛应用于提高内燃机功率与降低燃油耗,同时也是国二及以上排放标准的关键技术之一。然而,各气缸间歇性排气时,排气歧管中气体瞬态压力波动直接影响到废气的能量利用率和排气背压,从而影响缸内的废气排出,出现缸内燃烧变差,经济特性下降,增压器涡轮效率降低等现象。因此,以某款四缸增压柴油机作为研究对象,采用台架测试与仿真研究相结合的方法,对进排气瞬态压力及其对涡轮效率的影响进行研究,以提高涡轮增压器的涡轮效率,进而提高充气效率和减小排气阻力,为改善四缸涡轮增压柴油机的经济性、动力性与排放特性等各项性能指标提供参考。(1)瞬态压力特性试验研究设计了高压共轨四缸柴油机进排气瞬态压力与涡轮转速测试方案,采用台架测试方法,进行了不同转速与负荷、不同可变式喷嘴环(VNT)开度与废气再循环(EGR)率对进排气瞬态压力与涡轮转速变化的影响研究,研究瞬态进排气压力波动和涡轮效率之间的影响关系,并验证了GT-Power模型的准确性。(2)转速和负荷对进排气压力波动的影响研究应用仿真模型,研究了不同转速和负荷对瞬态进排气压力波动和涡轮效率的影响关系,研究结果表明:随着柴油机的转速从1000r/min增大到3600r/min,进排气压力增大,进排气压力波形发生变化,进气压力波动强度由0.005增大到0.056,排气压力波动强度先增大后减小,并在最大扭矩转速工况(2000r/min+100%负荷)下达到最大值,由0.087增加到0.115,随着转速的继续增大,排气压力波动强度由0.115减小到0.083;涡轮效率先增大后减小,并在最大扭矩转速工况下达到最大值,涡轮效率波形发生变化,涡轮效率波动强度减小,由0.59减小到0.02。随着发动机的负荷从25%增大到100%,进排气压力和涡轮效率增大,进气压力波形不变,进气压力波动强度保持在0.03,排气压力波形发生变化,排气压力波动强度增大,由0.01增加到0.115,涡轮效率波形发生变化,涡轮效率波动强度增大,由0.1增大到0.17。(3)VNT和EGR对进排气压力波动的影响研究应用仿真模型,研究分析了不同VNT喷嘴环开度和EGR率对瞬态进排气压力波动和涡轮效率的影响关系,结果表明:随着发动机的VNT喷嘴环开度从20%增大到35%,进排气压力和涡轮效率减小,进排气压力涡轮效率波形不变,进气压力波动强度保持在0.019,排气压力波动强度保持在0.12,涡轮效率波动强度保持在0.2。在EGR阀的阀门打开后,进排气压力和涡轮效率减小,波形发生变化,波动强度降低,进气压力波动强度由0.029减小到0.012,排气压力波动强度由0.066增大到0.117,涡轮效率波动强度由0.17降低到0.09。随着EGR率从10%增大到30%,进排气压力和涡轮效率减小,进排气压力涡轮效率波形不变,进气压力波动强度保持在0.01,排气压力波动强度保持在0.12,涡轮效率波动强度保持在0.1。