柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能研究.pdf

1、從發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡和能量品質(zhì)角度來(lái)看，燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的總熱量中，其中廢氣帶走的能量占30％～40％，廢氣中蘊(yùn)含的能量利用潛力非常高。利用廢氣能量進(jìn)行廢氣渦輪發(fā)電，是一種汽車節(jié)能減排的新途徑。
　　為了設(shè)計(jì)搭建柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)，首先針對(duì)某型自然吸氣式柴油機(jī)，開展動(dòng)力渦輪的匹配研究，確定選擇J56G-2型動(dòng)力渦輪。其次，通過(guò)進(jìn)行柴油機(jī)-動(dòng)力渦輪聯(lián)合工況試驗(yàn)，選擇高速永磁發(fā)電機(jī)，確定以直齒圓柱齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式，計(jì)算減

2、速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)尺寸，完成柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì)選型。同時(shí)，確定了動(dòng)力渦輪、齒輪和軸承的潤(rùn)滑方式，設(shè)計(jì)動(dòng)力渦輪的潤(rùn)滑油路，采用油池潤(rùn)滑方式對(duì)齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑，選擇潤(rùn)滑脂來(lái)對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。
　　最后，依據(jù)搭建柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，研究了不同工況下發(fā)電機(jī)輸出功率的變化規(guī)律，同時(shí)從燃油消耗率、燃油消耗量和系統(tǒng)功率增長(zhǎng)率的角度來(lái)分析柴油機(jī)原機(jī)與柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)之間經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比。最后針

3、對(duì)柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)，研究系統(tǒng)對(duì)排氣能量的回收利用效率。
　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在（1800r/min，30％負(fù)荷）工況點(diǎn)，發(fā)電機(jī)開始工作對(duì)外輸出功率和電壓，并且隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加，發(fā)電機(jī)輸出功率也呈線性增大。在低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷工況時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率較低，最低值為2.90W;高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷工況時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率較高，最高值達(dá)到776.76W。
　　在試驗(yàn)工況下，系統(tǒng)功率增長(zhǎng)率九隨著柴油機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的增加基本呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)。并

4、在2200r/min～2400r/min轉(zhuǎn)速時(shí)，系統(tǒng)功率增長(zhǎng)率λ的增速達(dá)到最大。同時(shí)，在相同試驗(yàn)工況下，渦輪發(fā)電系統(tǒng)的燃油消耗率比柴油機(jī)原機(jī)試驗(yàn)時(shí)的燃油消耗率都要低，在30％負(fù)荷工況時(shí)，燃油消耗率平均減少31.02％，尤其是轉(zhuǎn)速為2400r/min時(shí)，其降幅達(dá)到了最大值36.60％;在（2600m/min、60％負(fù)荷）工況點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)回收的排氣凈能量最大，為769.00W。
　　在相同轉(zhuǎn)速下，柴油機(jī)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)總能效率隨著負(fù)荷的

5、增加基本呈先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì);在轉(zhuǎn)速為1800r/min、2000r/min和2600r/min時(shí)，負(fù)荷從30％到60％，總能效率先增加再降低，在中間負(fù)荷區(qū)域達(dá)到最大值。然而在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為2200r/min時(shí)，總能效率隨著柴油機(jī)負(fù)荷的增大而逐漸增加;轉(zhuǎn)速為2400r/min時(shí)，總能效率呈現(xiàn)與轉(zhuǎn)速為2200r/min時(shí)完全相反的趨勢(shì)，總能效率隨負(fù)荷的增加而不斷減小。而在相同負(fù)荷下，轉(zhuǎn)速?gòu)?800r/min到2400r/min時(shí)，總能效率隨