低缸數發動機的渦輪增壓：熱力學考慮
汽缸數量對渦輪增壓器和泵氣損失的影響是通過廣泛的模拟結合實驗研究确定的。渦輪機效率受作為汽缸數量函數的不同脈動的影響。渦輪增壓是在高功率輸出下增加使用低排量和低氣缸數發動機的關鍵因素。
氣缸數少的發動機的缺點是點火間隔長和排氣歧管中相關的高脈動。強大的壓力和品質流量脈動會影響渦輪增壓器的效率。渦輪機械通常更喜歡恒定的入口和出口條件。與往複式活塞發動機的組合會導緻不利條件，具體取決于工作點、氣缸數量和排氣系統。
考慮最小 PMEP 時的排氣量，可以顯示雙缸發動機的另一個重要方面。在這個排氣量下，渦輪尺寸需要比排氣量更大的渦輪尺寸更大。這種情況反過來意味着，當運作具有非常高排氣量的渦輪增壓器時，一旦排氣量約為 0.6 L，排氣量越小，雖然效率 (PMEP) 越低，但可以産生更高的增壓壓力。
模拟
對于每個氣缸數，使用相同的氣缸幾何形狀和排量（相同的氣缸）。使用這種方法，可以排除氣缸和端口幾何形狀的影響。此外，假設氣缸填充相同，壁熱損失是相同的。30 L的進氣室確定了所有變體的條件相同。
後處理系統的壓力損失經過調整以獲得相同的下遊渦輪壓力邊界。使用的渦輪增壓器模型是簡化模型。這意味着渦輪增壓器的效率是恒定的，不依賴于壓力比。選擇的效率為 49%，這在乘用車應用中效率相當高。沒有廢氣門品質流量，整個品質流量都通過渦輪機。
排氣管中的熱損失已被停用，是以不考慮大歧管體積增加的熱耗散。應該注意的是，排氣體積始終代表端口、歧管和渦輪蝸殼的整個體積。0.02 L的極低排氣量，這實際上是不可能實作的，但在模拟中是可行的。
工作點對應于 2.5 bar 增壓壓力，發動機轉速為 2000 min 時噴射量為 50 mg/str -1. 兩種氣缸配置均顯示出正氣體交換回路。短點火間隔（四缸）基于排污脈沖的各個氣缸的互相影響對殘餘氣體含量有很大影響，但對泵送工作的影響相對較小。
即使是四缸發動機，放氣脈沖來得太晚或點火間隔足夠長也不會顯着影響泵送工作。是以，兩缸發動機和四缸發動機的泵送平均有效壓力 (PMEP) 幾乎相同。雙缸發動機的 PMEP 比四缸發動機的 PMEP 低/差約 0.6 bar。
必要的有效渦輪橫截面更符合普遍預期，即由于雙缸發動機的總排量較低，它必須大大低于或幾乎減半。觀察四缸發動機的 PMEP 過程，人們會發現一種趨勢，根據有關恒壓和脈沖渦輪增壓的文獻中的知識，也可以預料到這種趨勢。在最低排氣量的情況下，可以獲得最高的 PMEP.然後 PMEP 随着排氣量的增加而降低并接近恒壓渦輪增壓的值。
實驗研究
實際上，更強的脈動可能導緻更差的渦輪效率。在高壓渦輪機的上遊和下遊插入低壓訓示器。通過這種測量設定，可以确定渦輪機入口和渦輪機出口處的瞬時壓力，進而相應地調整模拟。為了代表恒壓渦輪增壓，EGR 部分被移除，取而代之的是一個體積為 3.51 L的集氣室。從壓力通風系統來看，沒有連接配接到已關閉的 HP-EGR 系統。
從歧管到集氣室的連接配接管比歧管和 HP-EGR 冷卻器之間的基礎系統中的連接配接管長得多，由于發動機的安裝條件而不得不接受。要計算渦輪增壓器的整體效率，必須知道壓縮機和渦輪機上遊和下遊的壓力、壓縮機和渦輪機上遊的溫度以及品質流量，這些量的平均值是标準測量技術。
在氣缸數較少且排氣歧管中相關的高脈動情況下，平均值并不顯着。單一效率的确定還需要壓縮機後或渦輪機後的溫度，對于測量非常關鍵，并且對熱損失和環境條件很敏感。是以，渦輪機效率不是以這種方式确定的。更常見的是，計算基于壓縮機的工作以及渦輪機和壓縮機的功率平衡。
選擇始終保持渦輪旁路關閉，增壓壓力由發動機轉速和噴射量決定，基本歧管和大型附加增壓室可以獲得幾乎相同的增壓壓力。隻有使用小型歧管，才能産生明顯更高的增壓壓力。基本歧管的體積已經很大，進一步增加對增壓壓力的影響很小。
與基本排氣系統相比，額外的增壓室可使 PMEP 增加約 0.2 bar。附加增壓室和小型歧管變型之間的差異高達 0.9 bar。與基本歧管相比，大型附加增壓室的壓力脈動甚至更大。
鑒于結果，通過比較具有不同氣缸數或不同排氣量的 PMEP，不能得出關于渦輪增壓器效率的結論。必須注意的是，排氣量的變化也可能導緻所需渦輪機尺寸的變化。如果不調整渦輪機尺寸，可能會得出錯誤的結論。
參考文獻：
【1】《Aufladung von Verbrennungsmotoren》
【2】《汽車技術雜志》
【3】《Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschine》
