二级增压系统较单级增压系统具有更高的增压压力和较宽的流量范围,使柴油机获得更高的升功率和更低的油耗,诸多优点使二级增压系统的应用越来越广泛。本文主要目的是为V6柴油机设计一套可调二级增压系统,具体内容是:可调二级增压系统设计与匹配;二级增压柴油机平原特性仿真;二级增压柴油机高原特性仿真;研究提高柴油机高原低速性能的增压匹配策略。在设计可调二级增压系统时,采取高压级增压器和低压级增压器串联布置方案,在高低压级涡轮之间设置涡轮调节阀,以调节高低压级压气机之间的压比分配,避免高转速工况的柴油机增压压力过高。增压系统的设计参数完成后,选取JP76N型压气机作为高压级压气机,J91型压气机作为低压级压气机。根据涡轮的设计参数,构造适合该二级增压系统的涡轮流量特性参数。在单缸机仿真模型基础上搭建了匹配可调二级增压系统的V6柴油机仿真模型。首先进行了平原条件发动机外特性性能仿真,针对不同的工况点通过仿真计算确定了最佳的喷油参数和涡轮调节阀开度,外特性计算结果表明:在整个工况范围内,柴油机工作性能较好,输出参数达到柴油机的设计要求。高低压级增压器工作效率较高,整个增压系统和柴油机匹配良好。然后进行了4500米高原外特性仿真,计算结果表明:在涡轮调节阀关闭时,通过优化喷油参数,高原工况柴油机最大扭矩点功率可以恢复到平原的98%,标定点功率可以恢复到平原的86.3%。由于增压压力和流量大幅下降,柴油机在1100r/min和1300r/min工作时的性能变差。为了改善柴油机在高原1100r/min和1300r/min工作时的性能,采取高压级涡轮改为可变截面涡轮的技术措施,通过减小涡轮流通面积以提高压比,计算结果表明采用该方案后,柴油机在1100r/min和1300r/min的性能得到大幅改善,1300r/min时功率恢复至平原的91.3%,1100r/min时功率也恢复至平原的72.5%。