柴油機廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計與性能研究.pdf

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

2、速傳動機構(gòu)的參數(shù)尺寸，完成柴油機廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計選型。同時，確定了動力渦輪、齒輪和軸承的潤滑方式，設(shè)計動力渦輪的潤滑油路，采用油池潤滑方式對齒輪進行潤滑，選擇潤滑脂來對軸承進行潤滑。
　　最后，依據(jù)搭建柴油機廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)進行試驗，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行研究分析，研究了不同工況下發(fā)電機輸出功率的變化規(guī)律，同時從燃油消耗率、燃油消耗量和系統(tǒng)功率增長率的角度來分析柴油機原機與柴油機廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)之間經(jīng)濟性的對比。最后針

3、對柴油機廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)，研究系統(tǒng)對排氣能量的回收利用效率。
　　試驗發(fā)現(xiàn):在（1800r/min，30％負荷）工況點，發(fā)電機開始工作對外輸出功率和電壓，并且隨著柴油機轉(zhuǎn)速和負荷的增加，發(fā)電機輸出功率也呈線性增大。在低轉(zhuǎn)速低負荷工況時，發(fā)電機輸出功率較低，最低值為2.90W;高轉(zhuǎn)速高負荷工況時，發(fā)電機輸出功率較高，最高值達到776.76W。
　　在試驗工況下，系統(tǒng)功率增長率九隨著柴油機負荷和轉(zhuǎn)速的增加基本呈線性增長的趨勢。并

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

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