随着石油资源日益枯竭和排放法规的日益严格,如何在保持高热效率的同时降低有害排放是目前柴油机技术的研究重点。两级涡轮增压技术是改善发动机性能、降低废气排放的一种有效手段。与单级增压方式相比较,两级增压通过对进气的连续增压,可以获得更高的压比,同时,由于二级增压系统在高压级匹配流量范围较小、转子惯性小的增压器,可以较好的改善发动机的低速扭矩和瞬态响应性。本文基于一维模拟计算软件GT-Power,对一台六缸高压共轨柴油机进行二级增压系统的计算匹配和试验研究。首先建立原机计算模型,根据原机的实验数据对模型进行校准,在此基础上,建立二级增压系统模型。计算结果表明二级增压系统能够大幅度增加发动机的进气流量、提高发动机的低速扭矩、改善低速燃油消耗率,同时二级增压柴油机较原机有更好的瞬态响应性能。在高速工况,由于二级增压系统高压级流量范围较小,导致发动机涡前压力升高,泵气损失增大,发动机的燃油消耗率有所上升。以燃油消耗率最优原则,采用GT-Power分别对二级增压系统高压级增压器和低压级增压器进行匹配,并开展相应的发动机台架匹配试验,实验结果与计算结果较为吻合。适当增大高压级增压器废气放气阀孔径,有利于改善发动机的高速工况性能。对所得最终二级增压方案进行了性能和排放试验,并与原机进行了对比,结果表明二级增压系统较原机CO、HC和PM加权排放均有不同程度的降低,但NOx排放和加权油耗略有升高。最后采用GT-Power软件对二级增压系统模型进行改进,计算结果表明对高压级增压器废气放气阀进行优化,能够进一步改善发动机的性能,为二级增压系统的进一步优化提供了参考依据。