汽车安全与节能学报 ›› 2026, Vol. 17 ›› Issue (2): 236-243.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2026.02.009
张钞威(
), 李颂*(
), 吕柏苍, 康秀臣, 丁开放, 白亚宸, 王子奕
收稿日期:2025-10-11
修回日期:2026-01-25
出版日期:2026-04-30
发布日期:2026-04-30
通讯作者:
李颂,副教授,E-mail:lisong_0914@163.com。
作者简介:张钞威(1998—),男(汉),河南,硕士研究生。E-mail:19824794391@163.com。
基金资助:
ZHANG Chaowei(
), LI Song*(
), LÜ Baicang, KANG Xiuchen, DING Kaifang, BAI Yachen, WANG Ziyi
Received:2025-10-11
Revised:2026-01-25
Online:2026-04-30
Published:2026-04-30
摘要:
为优化涡轮增压器的热管理策略并平衡其节能与排放性能,以船用动力为平台,采用仿真与试验相结合的方法,对比了干式(DTC)、单水冷(SWC)与双水冷(DWC) 3种涡轮增压器排气装置的冷却特性。结果表明: 双水冷方案将排气管出口温度显著降低32 ℃,滤纸式烟度(FSN) = 1.6,超出国家标准限值(1.5),燃油消耗率(BSFC) = 203.8 g/kWh,较干式方案 (196.4 g/kWh) 升高约3.8%;单水冷方案在维持合理排气管出口温度(418 ℃)的同时,FSN = 1.17,满足排放法规,BSFC = 204.9 g/kWh 与双水冷方案相当。从而,单水冷方案在热管理、排放合规性与燃油经济性之间取得了最佳平衡,是综合性能最优的工程适用方案。
中图分类号:
张钞威, 李颂, 吕柏苍, 康秀臣, 丁开放, 白亚宸, 王子奕. 3种冷却结构的涡轮增压器性能的对比分析与试验[J]. 汽车安全与节能学报, 2026, 17(2): 236-243.
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| 参数名称 | 符号 | 定义标准 |
|---|---|---|
| 涡轮进口温度 | θtur,in | SAE J1828 |
| 涡端进口温度 | θt,in | SAE J1828 |
| 涡轮出口温度 | θt,out | SAE J1828 |
| 排气管出口温度 | θex,out | ISO 15550∶2016 |
| 进出口温差 | Δθtur,ex | SAE J1828 |
| 冷却水入口温度 | θcw,in | ISO 15550∶2016 |
| 冷却水出口温度 | θcw,out | ISO 15550∶2016 |
| 中冷后气体温度 | θic,out | ISO 15550∶2016 |
| 中冷后气体压力 | pic,out | ISO 15550∶2016 |
| 进口压力 | pin | SAE J1828 |
| 出口压力 | pout | SAE J1828 |
| 整机压损 | Δptotal | SAE J1828 |
| 膨胀比 | π | ISO 3046-1∶2002 |
| 燃油消耗率 | BSFC | ISO 3046-1∶2002 |
| 滤纸式烟度 | FSN | ISO 10054∶1998 |
| 参数名称 | 符号 | 定义标准 |
|---|---|---|
| 涡轮进口温度 | θtur,in | SAE J1828 |
| 涡端进口温度 | θt,in | SAE J1828 |
| 涡轮出口温度 | θt,out | SAE J1828 |
| 排气管出口温度 | θex,out | ISO 15550∶2016 |
| 进出口温差 | Δθtur,ex | SAE J1828 |
| 冷却水入口温度 | θcw,in | ISO 15550∶2016 |
| 冷却水出口温度 | θcw,out | ISO 15550∶2016 |
| 中冷后气体温度 | θic,out | ISO 15550∶2016 |
| 中冷后气体压力 | pic,out | ISO 15550∶2016 |
| 进口压力 | pin | SAE J1828 |
| 出口压力 | pout | SAE J1828 |
| 整机压损 | Δptotal | SAE J1828 |
| 膨胀比 | π | ISO 3046-1∶2002 |
| 燃油消耗率 | BSFC | ISO 3046-1∶2002 |
| 滤纸式烟度 | FSN | ISO 10054∶1998 |
| 工况 | n / (万r·min-1) | 气体域 | 冷却水域 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| qm,in / (kg·s-1) | θtur,in / ℃ | 出口条件 | qm,in / (kg·s-1) | θtur,in / ℃ | pout / kPa | |||
| 额定 | 7.0 | 0.20 | 750 | 自由流出 | 7.0 | 73 | 200 | |
| 怠速 | 5.0 | 0.15 | 650 | 自由流出 | 7.0 | 73 | 200 | |
| 工况 | n / (万r·min-1) | 气体域 | 冷却水域 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| qm,in / (kg·s-1) | θtur,in / ℃ | 出口条件 | qm,in / (kg·s-1) | θtur,in / ℃ | pout / kPa | |||
| 额定 | 7.0 | 0.20 | 750 | 自由流出 | 7.0 | 73 | 200 | |
| 怠速 | 5.0 | 0.15 | 650 | 自由流出 | 7.0 | 73 | 200 | |
| 工况 | 结构 | θtur,in / ℃ | θt,out / ℃ | θex,out / ℃ | Δθtur,ex / ℃ |
|---|---|---|---|---|---|
| 额定 | DTC | 752 | 667 | 436 | 316 |
| SWC | 752 | 613 | 387 | 365 | |
| DWC | 752 | 596 | 334 | 418 | |
| 怠速 | DTC | 648 | 563 | 323 | 325 |
| SWC | 648 | 523 | 295 | 353 | |
| DWC | 648 | 507 | 264 | 384 |
| 工况 | 结构 | θtur,in / ℃ | θt,out / ℃ | θex,out / ℃ | Δθtur,ex / ℃ |
|---|---|---|---|---|---|
| 额定 | DTC | 752 | 667 | 436 | 316 |
| SWC | 752 | 613 | 387 | 365 | |
| DWC | 752 | 596 | 334 | 418 | |
| 怠速 | DTC | 648 | 563 | 323 | 325 |
| SWC | 648 | 523 | 295 | 353 | |
| DWC | 648 | 507 | 264 | 384 |
| 工况 | 结构 | pin / kPa | pout / kPa | Δptotal / kPa | π |
|---|---|---|---|---|---|
| 额定 | DTC | 125 | 59 | 66 | 2.12 |
| SWC | 117 | 47 | 70 | 2.49 | |
| DWC | 113 | 39 | 74 | 2.90 | |
| 怠速 | DTC | 115 | 55 | 60 | 2.09 |
| SWC | 107 | 44 | 63 | 2.43 | |
| DWC | 103 | 38 | 65 | 2.71 |
| 工况 | 结构 | pin / kPa | pout / kPa | Δptotal / kPa | π |
|---|---|---|---|---|---|
| 额定 | DTC | 125 | 59 | 66 | 2.12 |
| SWC | 117 | 47 | 70 | 2.49 | |
| DWC | 113 | 39 | 74 | 2.90 | |
| 怠速 | DTC | 115 | 55 | 60 | 2.09 |
| SWC | 107 | 44 | 63 | 2.43 | |
| DWC | 103 | 38 | 65 | 2.71 |
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