节能是汽车工业发展的三大主题之一。由于能源消耗的加剧,汽车节能问题备受人们的关注。有关研究资料表明,汽车燃料燃烧所发出的能量只有三分之一左右被有效利用,其它的能量被排放到大气中,不仅造成了能源的浪费,还带来了不良环境影响。因此,采用有效手段充分利用汽车排放的废热应当是我们实现汽车节能、降低排放的一个研究方向。 本文对当前提出的各种汽车余热利用手段进行了分类,并做了综合分析比较,提出汽车废气涡轮发电可能是比较理想的汽车余热利用方式,并进行了初步设计。 本文首先对汽车废气能量进行了分析,提出应当用有效能的能量衡算方法分析汽车废气能量,指出了影响废气能量的因素并提出了提高废气中可用能量的措施。其次,本文分析了不同排气系统在废气能量利用上的差异,提出了能量利用效率较高的排气系统方案并针对一台发动机进行了设计。再次,本文提出了效率最大化的涡轮设计方法并编制了优化程序,针对一台柴油发动机利用编制的优化设计程序进行了涡轮部分设计。 本文最后对现有的涡轮损失模型进行了分析,选择出预测精度较高的一组模型构成涡轮性能预测模型并编制了预测程序。利用编制的预测程序对所设计的涡轮进行了性能预测,发现采用本文所述的装置可有效地回收发动机废气能量,所回收的能量较大,不仅能够满足发动机本身发电装置的动力需求,而且有多余的动力输出供其他设备使用。从预测的结果中还发现了涡轮设计中应注意的问题,为涡轮的加工制造提供了有益的指导。