基于废气能量回收角度的柴油机排气流曲柄角分辨有效能分析研究

废气能量回收（WER）是内燃机效率改进策略技术组合中的关键部分。本文从柴油发动机排气WER角度对排气流量进行曲轴角度-分辨有效能分析来解决现有的重要知识缺口。为此，以常规柴油机燃烧模式运行的单缸实验发动机（SCRE）在制动平均有效压力（BMEP）为 5bar，转速为 1 200和1 500rpm以及增压压力为1.2、1.5、2和 2.4 bar下进行测试。通过将实验曲柄角分辨排气歧管压力测量值与1D系统级（GT-POWER）模拟结合起来计算曲柄角分辨特定有效能及其热力和机械部件。此外，还对排气过程的“排气向下”和“排量”阶段的废气流特定有效能、总有效能流率和累积（时间积分）有效能进行了量化分析，另外，这些量值按照热力学和机械能（有效能）分量以及排气过程中的曲轴角分辨有效能分布进行分类。

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

所获得的结果表明，较低的增压压力导致最高的曲柄角分辨比有效能、最低单位机械有效能和最高比热有效能的出现。一般来说，在排气过程的初始阶段，比热有效能是占主导地位，而比机械有效能在达到峰值质量流量后会变得更重要。无论发动机转速如何，随着增压压力的增加，废气流中累积的有效能的机械成分增加，而热成分减少。因此结论可以得出，高增压运行条件可能更适合具有正排量膨胀器的直接WER策略，去调节排放有效能机械成分，而低增压运行条件可能更适合其它利用排放有效能热成分的WER策略。试验配置见文中的Fig.1。