基于廢氣能量回收角度的柴油機排氣流曲柄角分辨有效能分析研究

廢氣能量回收（WER）是內燃機效率改進策略技術組合中的關鍵部分。本文從柴油發動機排氣WER角度對排氣流量進行曲軸角度-分辨有效能分析來解決現有的重要知識缺口。為此，以常規柴油機燃燒模式運行的單缸實驗發動機（SCRE）在制動平均有效壓力（BMEP）為 5bar，轉速為 1 200和1 500rpm以及增壓壓力為1.2、1.5、2和 2.4 bar下進行測試。通過將實驗曲柄角分辨排氣歧管壓力測量值與1D系統級（GT-POWER）模擬結合起來計算曲柄角分辨特定有效能及其熱力和機械部件。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（時間積分）有效能進行了量化分析，另外，這些量值按照熱力學和機械能（有效能）分量以及排氣過程中的曲軸角分辨有效能分布進行分類。

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

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