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随着日益严苛的排放和油耗要求,小排量直喷增压汽油机成为全球动力系统开发的重点之一。但因汽油机热负荷高、易爆震、转速负荷变化宽以及涡轮增压技术在汽油机上应用时间短等因素,使得如何保证涡轮增压器与汽油机在稳态工况和瞬态工况都匹配合理,成为汽油机涡轮增压器匹配研究的关键和难点之一。本文旨在通过数值模拟的方法,基于发动机稳态工况和瞬态工况展开研究,探寻一款直喷汽油机涡轮增压器匹配的合理方案。本文的主要研究内容和结论如下:首先根据直喷涡轮增压汽油机实际几何参数和台架测试数据建立了直喷增压汽油机全负荷热力学模型,并在全负荷热力学模型的基础上建立了部分负荷热力学模型。利用相关测试数据对以上模型进行多参数标定,最大偏差均在5%以内,表明全负荷热力学模型和部分负荷热力学模型能够较好地表征发动机的稳态性能,可利用这两个模型计算增压器与发动机的稳态匹配特性。为评价增压器与发动机的稳态匹配特性,提出了三线工况数值评价法,并基于该方法原理,利用稳态热力学模型对原增压器与发动机的三线工况匹配特性进行研究,针对研究后发现的问题,重新选择了两款新的增压器匹配发动机。与原增压器相比,发动机采用两款新增压器匹配方案后,总体性能都有不同程度的提升,且P型增压器匹配方案提升最为明显。匹配P型增压器后,发动机1200r/min时压气机的喘振裕度最大提升30.2%;压气机与发动机的联合运行曲线高效率范围扩大;外特性涡轮机效率和扭矩分别最大提升5.8%和3.9%。为对比两款新增压器匹配方案的瞬态响应特性,提出了恒速变扭理想工况数值评价法,并基于该方法原理,将部分负荷热力学模型向瞬态工况扩展为瞬态热力学模型,利用瞬态热力学模型对两款新增压器匹配方案的瞬态响应特性进行研究,研究表明:在发动机恒速升扭理想工况的瞬态过程中,P型增压器匹配方案下发动机的增压压力、扭矩和涡轮机转速的瞬态响应特性更迅速;而在发动机恒速降扭理想工况的瞬态过程中,虽两款新增压器匹配方案下发动机的增压压力、扭矩和涡轮机转速的瞬态响应特性基本一致,但P型增压器匹配方案的运行特性更稳定。两款新增压器匹配方案中,P型增压器匹配方案的瞬态响应特性更好。结合发动机三线工况评价结果确定了P型增压器方案可替代原增压器匹配发动机。