机械涡轮复合系统对涡轮增压柴油机性能的影响

机械涡轮复合系统对涡轮增压柴油机性能的影响

内燃发动机排出的废气中一般包含约22%～46%的燃料能量，因此，对发动机排放进行能量回收是一项具有现实意义的研究工作。介绍了涡轮复合系统的一些已有的研究工作，仿真模拟研究了机械涡轮装置对涡轮增压柴油机性能的影响。仿真过程中，将下游动力涡轮连接到主涡轮增压器后面的排气歧管，其目的在于对废热进行能量回收。研究采用的发动机为斯堪尼亚DC13-06型柴油发动机，具有6个气缸，排量为13L。对涡轮复合系统的可行性、有效性以及最佳工作范围进行了研究。在AVL BOOST中建立了机械涡轮复合系统的模型并进行了仿真，AVL BOOST是针对一维发动机的算法。研究发现，涡轮增压复合系统可以回收11.4%废气能量或者3.7kW额外功率。单一涡轮增压机只能在转速较高下可以较好地改善柴油发动机的性能，而排气歧管的排气背压记录显示，发动机转速在较低速区间时，单一涡轮增压机对柴油发动机效率及排放的改善非常有限。将涡轮增压复合系统有效连接在上述发动机上，则可以提升发动机有效功率高达1.2%，降低平均燃油消耗率可达1.9%。仿真结果表明，涡轮增压复合系统比单独涡轮增压机可以更有效地提高发动机燃烧效率以及更好地对排放中的废热进行回收。但本研究并未对涡轮增压柴油发动机进行试验验证，而仅仅采用了仿真模拟的方式对其进行了研究，因此对此方面的研究还有很大的空间。

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

编译：张玉伦