现代发动机利用内绝缘涡轮增压器技术减少排放和燃料消耗

2020-07-30 SAE

〖内容摘要〗减少轻型车辆的排放对于实现当前和未来的空气质量目标至关重要。随着越来越多的关注集中在轻型车辆的真实性排放,发动机和尾气后处理之间的相互作用是至关重要的。对于现代发动机来说,大部分排放都是在冷启动后的预热阶段产生的,对于柴油发动机,由于较冷的排气温度和较大的后处理系统,这种情况会更加严重,脱氮后处理可能特别成问题。发动机制造商需要采取措施解决这些温度问题,这些问题往往导致更高的燃料消耗(减缓燃烧,增加发动机负载或降低柴油的空燃比)。在本文中,我们考虑采用内绝缘涡轮增压器作为一种替代的被动技术,旨在减少发动机和后处理之间的废气热损失。首先,介绍了内绝缘涡轮增压器的概念和设计。进行了瞬态三维CFD/FEM(计算流体动力学/有限元建模)仿真,预测与标准涡轮增压器(即非绝缘涡轮增压器)相比,外部热损失将减少70%。然后提出了用于捕获内绝缘涡轮增压器行为的一维建模方法。这一点很重要,因为传统的基于等熵效率图的模型无法准确地预测涡轮出口温度。在系统级仿真中,替代模型对于演示优点是必不可少的。实验结果由一个瞬态空气路径测试设备提供,以验证一维模型,并证明了内绝缘涡轮增压器的特性。最后,我们将验证的模型用于动力总成优化仿真,并演示了燃油排放物的改善情况。

〖来源〗ISSN: 0148-7191, e-ISSN: 2688-3627 DOI: Published September 09, 2019 by SAE International in United States


关键词:内绝缘;发动机;涡轮增压

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