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随着柴油机技术的不断发展,柴油机工作性能要求也越来越高,而单级增压柴油机已经不能满足柴油机对高功率的要求,二级增压柴油机具有较宽压比调节范围和较高的过量空气系数,能有效提高柴油机的动力性能,改善经济性,降低排放,提高瞬态响应能力,对节能减排有重大意义。本文针对一款8.4L排量的开发原型柴油发动机,进行了二级增压柴油机开发研究,利用AVL-BOOST对二级增压模型模拟计算分析,并通过台架试验进行验证,最后利用AVL-CRUISE进行客车模型模拟计算和客车整车的道路验证。本文做了如下工作:(1)阐述柴油机增压器的分类、工作原理及优缺点,着重分析柴油机的废气涡轮增压技术,以及由此衍生出的顺序增压与可调式两级增压技术,并基于开发原型柴油机数据利用软件AVL-BOOST对二级增压柴油机进行建模,通过对900rpm、1330rpm、1600rpm、1990rpm和2200rpm五个负荷工况点的模拟计算和实验结果对比分析,标定了模型的准确性,并对四种增压器与柴油机匹配方案的优劣进行对比分析。(2)根据一台二级涡轮增压柴油机原型机进行建模和试验台架搭建,并将二级增压柴油机的实验数据与原型单级增压柴油机机数据进行对比分析,重点分析了二级增压柴油机在扭矩功率、进气流量与中冷前压力、涡前压力与涡前温度以及比油耗等方面的优势。(3)对比分析二级增压方案与单级增压方案的优劣,对应用二级增压柴油机的客车进行AVL-CRUISE仿真优化及整车道路实际验证实验,研究发现二级增压技术在该客车平台上的动力性提升约为10%,而燃油经济性的提升约为4.82%,说明采用二级增压技术,确实能改善整车的动力性与经济性,对于改善整车的驾驶性能与节能减排有很大的现实意义。