【正文】 （514） 與燃燒室壁面的熱交換，比如與氣缸蓋、活塞、氣缸套的熱交換可以由以下公式來計算： （515）其中：為壁面熱交換（氣缸蓋，活塞，氣缸套）；為表面積（氣缸蓋，活塞，氣缸套）；為傳熱效率；為缸內氣體溫度；為壁面溫度（氣缸蓋，活塞，氣缸套）對于氣缸套壁面溫度，必須考慮活塞在上止點和下止點之間運動時的溫度變化： （516） （517）其中，為氣缸套溫度；為活塞到達上止點時氣缸套的溫度；為活塞到達下止點時氣缸套的溫度；x 為相對行程（活塞實際位置與行程比）。 在進排氣的過程中，考慮進排氣門的傳熱是十分重要的。由于傳熱因子很大，氣門及氣門座周圍的溫度十分高，傳熱量就要比普通的管道多得多。其傳熱模型： （518）傳熱因子取決于流動的方向（進氣或者排氣），公式(519)用于排氣過程。 （519）公式(417)用于進氣過程。 （520）其中：為氣門傳熱因子；為下游溫度；為上游溫度；為氣門壁溫；m 為流量質量；為定壓比熱；為氣門升程；為進氣門座直徑。=,=*,=*,=,=*，=*。 在高壓循環(huán)過程中，平均壁面溫度影響了壁面熱損失，進而影響了發(fā)動機的效率。在換氣過程中，熱量通過氣缸壁面?zhèn)鬟f給新鮮充量，降低了發(fā)動機的容積效率。工質氣體的熱流量與氣缸冷卻介質之間的熱平衡決定了壁面溫度。對于瞬態(tài)仿真模擬，可以利用能量平衡來計算氣缸蓋、氣缸套及活塞的溫度。另外，氣門壁面的熱平衡也要考慮。通過利用一個循環(huán)燃燒室一側的平均熱流量作為邊界條件以及傳遞給冷卻介質的熱量可以解決一維熱傳導方程。有了這些假設，就可以的到熱傳導方程： （521）其中：T為壁面溫度；λ為壁面材料導熱率；ρ為壁面材料密度；c 為壁面材料比熱。邊界條件的數學方程是： （522）其中：為燃燒室壁面的平均熱流量。 (523)其中：—冷卻介質的熱流量； —外部傳熱系數； —燃燒室外部壁面溫度； —冷卻介質溫度。 對于一個平穩(wěn)的發(fā)動機運行狀態(tài)。 (524) 壓氣機的消耗功率取決于壓氣機的流量質量以及進出壓氣機氣體的焓差。而后者受到壓比，進氣溫度，壓氣機的等熵效率的影響： （525）其中：為壓氣機的消耗功率；為壓氣機的流量質量，為壓氣機的排氣焓值；為壓氣機進氣焓值。 （526）其中：—壓氣機的等熵效率； —壓氣機進排氣的平均定壓比熱； —增壓比。渦輪機的提供功率由渦輪機的流量質量以及進出渦輪機氣體的焓差決定。而且，按照慣例，把渦輪增壓器的機械損失都放在渦輪機這邊來考慮： （527）其中：為渦輪功率；為渦輪流量質量；為渦輪排氣焓值；為增壓器機械效率. （528） 其中：—等熵渦輪效率； —渦輪機進排氣的平均定壓比熱； —渦輪機膨脹比。 —渦輪進氣溫度；增壓器的總效率定義為： （529）1) 在柴油機工作過程模擬計算中(采用容積法) ,氣缸的計算模型如圖3 所示,圖上的虛線是指所研究熱力系統(tǒng)的周界。圖3 氣缸計算模型2) 基本假設:假設氣缸內工作介質為半理想氣體,其比熱C 僅與氣體的溫度及氣體的組成(瞬時過量空氣系數) 有關。氣缸內工質每瞬時均處于熱力平衡狀態(tài)各處的氣體壓力、溫度、密度、組成都是均勻一致的。氣體流入或流出氣缸均滿足擬定常流動的條件。在進氣(或換氣) 期間氣缸內殘留的氣體和流入氣缸的氣體實現瞬時完全的混合。忽略進氣管壓力波動的影響,認為進氣管內壓力和溫度t s保持不變。3) 氣缸內基本微分方程:由熱力學理論可知,描述氣缸內工質狀態(tài)的參數有以下五個物理量,即氣缸壓力，溫度,、氣缸內氣體質量m，、以及氣體的組成，獨立變量是曲軸轉角，這些物理量通過能量守恒方程、質量守恒方程及狀態(tài)方程等聯(lián)系起來,得到如下方程: （530） （531） (532) （533） （534）柴油機主要技術參數 型 號：YC6T 進氣方式增壓中冷缸數缸徑行程 （mm）145165mm排量(L)容積壓縮比:1全負荷最低燃油消耗率(g/kWh)≤192噪聲（ISO 3744） dB(A)≤100凈質量（kg）1960外形尺寸 長寬高mm1880100018606 結論通過文章的分析，分析當前渦輪增壓器的發(fā)展情況，對其在當前內燃機技術方面以及其經濟性進行了分析，文章的著重點在于其與內燃機的匹配以及工作過程模擬，在數學模型上實現對于工作過程匹配的模擬，這是模擬的基礎。依據這一理論，在柴油機工作過程數學模型的基礎上，對影響增壓系統(tǒng)正常運行的部分匹配進行模擬。在研究的過程中，搜集了大量的資料，建立柴油機工作過程的數學模型，包括缸內模型，燃燒模型，增壓器模型等，當然，由于本人水平有限，加之時間倉促，還有很多地方不足，只是對其進行了簡單的數學模擬，今后希望可以進行實際過程的研究。參考文獻[1].《內燃機學》周龍保 機械工業(yè)出版社[2]. 《船舶柴油機渦輪增壓器配合及計算機仿真研究》申小明 碩士學位論文 武漢理工大學 [3]. 《渦輪增壓器發(fā)展前景分析》黃智昊 商用汽車 2004年第12期[4].《預測渦輪增壓柴油機增壓匹配的一種方法》蘇浩偉 華南理工大學學報[5].《混合增壓柴油機增壓系統(tǒng)參數模擬計算研究》趙付舟 南京理工大學學報 2009年10月[6].《.船舶內燃機仿真及其應用》 高效洪 北京: 人民交通出版社，1993[7].《過程系統(tǒng)建模與仿真》. 陳宗海 中國科學技術大學出版社，2002年[8]《.Characteristics of exhaust gas pulsation of constant pressure turbocharged diesel engines》 , YTokunaga and ASME J. Engine Power, 02(Oct 1980)[9].《增壓鍋爐渦輪增壓機組電液伺服控制系統(tǒng)建模與仿真 》 李罕皞。 王銀燕。 馮永明 哈爾濱工程大學動力與能源學院 【期刊】節(jié)能技術 20070126[10].《Z6V190－2型柴油機增壓匹配的試驗研究 》 宋靜波 濟南柴油機廠 期刊《柴油機》 20061117[11].《16V柴油機增壓匹配與排氣系統(tǒng)的研究開發(fā)》 王婭萍 山東大學 【碩士】山東大學[12].車用柴油機增壓匹配數值模擬研究 王軍。 蘇鐵熊。 張俊躍 中北大學機電工程學院 【期刊】內燃機工程 20071015[13].《4100AZ型柴油機渦輪增壓匹配與性能優(yōu)化的試驗研究》 周敏勇。 戚文星。 朱明基。 彭忠康。 孔桂香。 周明濤 上海鐵道學院 【期刊】內燃機工程 19921230[14].《基于偽鍵合圖的內燃機建模與仿真》 嚴運兵。 王仲范。 杜傳進。 胡曉林武漢理工大學汽車工程學院 【期刊】內燃機工程 20041015[15].《。 郭軍良。 徐樹偉 勝利油田勝利動力機械有限公司 【期刊】內燃機與動力裝置 20081015[16].《廢氣渦輪增壓器與高增壓四沖程柴油機的匹配》 EBode。 李明海 【期刊】國外內燃機車 19880430[17].《渦輪邊界條件對柴油機渦渦輪增壓器與燃氣發(fā)動機的匹配及主要增壓參數的計算 》 蘇展望。 龐志偉輪增壓系統(tǒng)模擬計算影響的研究 》 趙小偉。 蔣德明。 林杰倫 西安交通大學動力機械工程系 【期刊】西安交通大學學報 19870501[18].MAN Bamp。W Diesel A/S Engineers Training Course Textbook (1995).[19].MAIN ENGINE DAMAGE FROM AN INSURER39。S POINT OF VIEW by Loss Prevention Officer The Swedish Club，Sweden，Loss Prevention amp。Technical Department CIMAC Congress 1998 Copenhagen.[20].Software Development of the Matching System for Vehicle Diesel Engine and Its Turbocharger 。Deng Da Wei 。Key Laboratory of Power Machinery and Engineering [21] 《透平喘振分析與增壓系統(tǒng)的維護》王永堂 青島海事局[22] 《船用柴油機增壓器喘振的計算與特性分析》孫建波,郭晨,魏海軍,于洪亮,黃加亮 大連海事大學輪機工程學院致謝本論文是在導師@@@老師的指導和親切關懷下完成的，在撰寫畢業(yè)論文期間，@@@老師給予了很大的幫助，提出了寶貴的意見。以及同組的同學也給予了很大的幫助。在此感謝@@@老師的辛勤指導和四年一起奮斗的同學。 *** 2011年6月1日附錄：文獻綜述一 引言內燃機增壓技術萌生與19世紀末，在20世紀初期得到初步應用和發(fā)展。隨著材料科學和制造技術的進步，柴油機的渦輪增壓技術在20世紀中葉開始大規(guī)模應用，并逐步推廣至汽油機，目前大部分的船舶柴油機都使用增壓技術。二 渦輪增壓器的發(fā)展展望及其今后的研究盡管渦輪增壓是基于50多年前的技術，但它正是21世紀船舶汽車制造商尋求的用來滿足日益嚴格的排放要求的技術。隨著世界各國包括中國政府對船舶以及汽車排放越來越嚴格的限制，渦輪增壓器以其獨特的技術性能，將迎來前所未有的市場發(fā)展機遇。渦輪增壓器作為一種高效、節(jié)能、科技含量高的環(huán)保型產品，由于其具有改善汽車發(fā)動機尾氣排放污染、提高發(fā)動機的功率和重量比、提高發(fā)動機的扭矩特性、降低燃油消耗和發(fā)動機噪音等優(yōu)點，所以，增壓發(fā)動機已經成為現代汽車和工程機械的標準配置。渦輪增壓器技術通過渦輪增壓器提高進氣密度，可以全面改善發(fā)動機的動力性、經濟性以及排放指標等綜合性能，給發(fā)動機注入強勁動力，被譽為內燃機發(fā)展史上的第二個里程碑。為此，發(fā)展內燃機渦輪增壓器要深入研究、解決的有兩大問題：一是要有高效率、高壓比、流量范圍寬廣、可靠性好、壽命長的渦輪增壓器；二是要有能充分利用發(fā)動機排氣能量，避免進排氣干擾和與渦輪增壓器有良好配合的增壓器系統(tǒng)。為此，隨著增壓器技術的不斷提高，渦輪增壓器設計的目趨成熟，新型車用渦輪增壓器將會朝著提高增壓比，增加增壓器效率，減少零件數，拓寬流量范圍，朝著小型化的方面發(fā)展。2．加強可變截面、可調截面噴嘴的徑流渦輪研究開發(fā)3. 加快渦輪增壓器軸承的研究4. 減少機械損失，提高增壓器的總效率。5. 加強陶瓷渦輪的研究開發(fā)6加快可變幾何尺寸的渦論增壓器的研究開發(fā)