兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)的熱力學(xué)評(píng)價(jià)

目前，技術(shù)的發(fā)展主要圍繞減少CO2的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的提高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)變得越來(lái)越重要，目前的研究主要集中在當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)如何有更高的壓縮機(jī)效率。近年來(lái)，單級(jí)渦輪增壓器已不能完全滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)氣流需求不斷增大的要求。因此，兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)已廣泛用于越野型大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)上，并在較小功率輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)上也顯示了巨大的潛能。

渦輪增壓器雖被用作廢氣能量回收系統(tǒng)，但仍有很大一部分的能量散失在了下游的排氣管中。本項(xiàng)工作的目的是提供一種考慮了廢氣能量損耗的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)全局效率的定量比較，并將單級(jí)和串行兩級(jí)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論方法進(jìn)行了比較。

兩級(jí)系統(tǒng)中的級(jí)間管道將帶來(lái)進(jìn)氣和排氣管路的延長(zhǎng)，因此必須綜合權(quán)衡封裝和管路節(jié)流。泵氣損失將會(huì)與進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)的損失一樣大，但是此項(xiàng)研究帶來(lái)的機(jī)遇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出現(xiàn)的泵氣損失。同理，增加一個(gè)中間冷卻器會(huì)增加更多節(jié)流，但降低了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，從而增加了密度，有利于充分燃燒，且不會(huì)對(duì)產(chǎn)品成本產(chǎn)生大的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，渦輪增壓系統(tǒng)對(duì)降低燃油消耗率和提高瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間的效果非常顯著。

Rafael F．Marsiglia et al.SAE 2012-36-0169.

編譯：張振偉