機(jī)械渦輪復(fù)合系統(tǒng)對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能的影響

內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中一般包含約22%～46%的燃料能量，因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放進(jìn)行能量回收是一項(xiàng)具有現(xiàn)實(shí)意義的研究工作。介紹了渦輪復(fù)合系統(tǒng)的一些已有的研究工作，仿真模擬研究了機(jī)械渦輪裝置對(duì)渦輪增壓柴油機(jī)性能的影響。仿真過程中，將下游動(dòng)力渦輪連接到主渦輪增壓器后面的排氣歧管，其目的在于對(duì)廢熱進(jìn)行能量回收。研究采用的發(fā)動(dòng)機(jī)為斯堪尼亞DC13-06型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，具有6個(gè)氣缸，排量為13L。對(duì)渦輪復(fù)合系統(tǒng)的可行性、有效性以及最佳工作范圍進(jìn)行了研究。在AVL BOOST中建立了機(jī)械渦輪復(fù)合系統(tǒng)的模型并進(jìn)行了仿真，AVL BOOST是針對(duì)一維發(fā)動(dòng)機(jī)的算法。研究發(fā)現(xiàn)，渦輪增壓復(fù)合系統(tǒng)可以回收11.4%廢氣能量或者3.7kW額外功率。單一渦輪增壓機(jī)只能在轉(zhuǎn)速較高下可以較好地改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，而排氣歧管的排氣背壓記錄顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在較低速區(qū)間時(shí)，單一渦輪增壓機(jī)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率及排放的改善非常有限。將渦輪增壓復(fù)合系統(tǒng)有效連接在上述發(fā)動(dòng)機(jī)上，則可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率高達(dá)1.2%，降低平均燃油消耗率可達(dá)1.9%。仿真結(jié)果表明，渦輪增壓復(fù)合系統(tǒng)比單獨(dú)渦輪增壓機(jī)可以更有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率以及更好地對(duì)排放中的廢熱進(jìn)行回收。但本研究并未對(duì)渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，而僅僅采用了仿真模擬的方式對(duì)其進(jìn)行了研究，因此對(duì)此方面的研究還有很大的空間。

Aaron Edward Teo Sheng Jye et al.SAE 2013-01-0103.

編譯：張玉倫