基于廢氣能量回收角度的柴油機(jī)排氣流曲柄角分辨有效能分析研究

廢氣能量回收（WER）是內(nèi)燃機(jī)效率改進(jìn)策略技術(shù)組合中的關(guān)鍵部分。本文從柴油發(fā)動機(jī)排氣WER角度對排氣流量進(jìn)行曲軸角度-分辨有效能分析來解決現(xiàn)有的重要知識缺口。為此，以常規(guī)柴油機(jī)燃燒模式運(yùn)行的單缸實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)（SCRE）在制動平均有效壓力（BMEP）為 5bar，轉(zhuǎn)速為 1 200和1 500rpm以及增壓壓力為1.2、1.5、2和 2.4 bar下進(jìn)行測試。通過將實(shí)驗(yàn)曲柄角分辨排氣歧管壓力測量值與1D系統(tǒng)級（GT-POWER）模擬結(jié)合起來計(jì)算曲柄角分辨特定有效能及其熱力和機(jī)械部件。此外，還對排氣過程的“排氣向下”和“排量”階段的廢氣流特定有效能、總有效能流率和累積（時(shí)間積分）有效能進(jìn)行了量化分析，另外，這些量值按照熱力學(xué)和機(jī)械能（有效能）分量以及排氣過程中的曲軸角分辨有效能分布進(jìn)行分類。

Fig.1. of experimental setup of single cylinder research engine

所獲得的結(jié)果表明，較低的增壓壓力導(dǎo)致最高的曲柄角分辨比有效能、最低單位機(jī)械有效能和最高比熱有效能的出現(xiàn)。一般來說，在排氣過程的初始階段，比熱有效能是占主導(dǎo)地位，而比機(jī)械有效能在達(dá)到峰值質(zhì)量流量后會變得更重要。無論發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速如何，隨著增壓壓力的增加，廢氣流中累積的有效能的機(jī)械成分增加，而熱成分減少。因此結(jié)論可以得出，高增壓運(yùn)行條件可能更適合具有正排量膨脹器的直接WER策略，去調(diào)節(jié)排放有效能機(jī)械成分，而低增壓運(yùn)行條件可能更適合其它利用排放有效能熱成分的WER策略。試驗(yàn)配置見文中的Fig.1。