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原文传递柴油机废气涡轮发电系统设计与性能研究

论文题名：	柴油机废气涡轮发电系统设计与性能研究
关键词：	汽车电源系统;柴油机废气;涡轮发电;参数设计;润滑方式
摘要：	从发动机热平衡和能量品质角度来看，燃料在发动机汽缸内燃烧产生的总热量中，其中废气带走的能量占30％～40％，废气中蕴含的能量利用潜力非常高。利用废气能量进行废气涡轮发电，是一种汽车节能减排的新途径。　　为了设计搭建柴油机废气涡轮发电系统，首先针对某型自然吸气式柴油机，开展动力涡轮的匹配研究，确定选择J56G-2型动力涡轮。其次，通过进行柴油机-动力涡轮联合工况试验，选择高速永磁发电机，确定以直齿圆柱齿轮减速传动机构的型式，计算减速传动机构的参数尺寸，完成柴油机废气涡轮发电系统各组成部分的设计选型。同时，确定了动力涡轮、齿轮和轴承的润滑方式，设计动力涡轮的润滑油路，采用油池润滑方式对齿轮进行润滑，选择润滑脂来对轴承进行润滑。　　最后，依据搭建柴油机废气涡轮发电系统进行试验，并根据试验数据进行研究分析，研究了不同工况下发电机输出功率的变化规律，同时从燃油消耗率、燃油消耗量和系统功率增长率的角度来分析柴油机原机与柴油机废气涡轮发电系统之间经济性的对比。最后针对柴油机废气涡轮发电系统，研究系统对排气能量的回收利用效率。　　试验发现:在（1800r/min，30％负荷）工况点，发电机开始工作对外输出功率和电压，并且随着柴油机转速和负荷的增加，发电机输出功率也呈线性增大。在低转速低负荷工况时，发电机输出功率较低，最低值为2.90W;高转速高负荷工况时，发电机输出功率较高，最高值达到776.76W。　　在试验工况下，系统功率增长率九随着柴油机负荷和转速的增加基本呈线性增长的趋势。并在2200r/min～2400r/min转速时，系统功率增长率λ的增速达到最大。同时，在相同试验工况下，涡轮发电系统的燃油消耗率比柴油机原机试验时的燃油消耗率都要低，在30％负荷工况时，燃油消耗率平均减少31.02％，尤其是转速为2400r/min时，其降幅达到了最大值36.60％;在（2600m/min、60％负荷）工况点时，系统回收的排气净能量最大，为769.00W。　　在相同转速下，柴油机废气涡轮发电系统总能效率随着负荷的增加基本呈先增长后降低的趋势;在转速为1800r/min、2000r/min和2600r/min时，负荷从30％到60％，总能效率先增加再降低，在中间负荷区域达到最大值。然而在柴油机转速为2200r/min时，总能效率随着柴油机负荷的增大而逐渐增加;转速为2400r/min时，总能效率呈现与转速为2200r/min时完全相反的趋势，总能效率随负荷的增加而不断减小。而在相同负荷下，转速从1800r/min到2400r/min时，总能效率随转速的增加而增大，并在2400r/min时总能效率达到峰值;转速高于2400r/min时，总能效率随转速开始下降，因此，相同负荷下，总能效率呈先增大再降低的变化趋势。总体来说，试验工况下，柴油机废气涡轮发电系统总能效率在2400r/min时达到最优，总能效率的平均值为5.845％，最大值为6.913％。
作者：	金铎
专业：	车辆工程
导师：	简晓春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文