低缸数发动机的涡轮增压：热力学考虑
汽缸数量对涡轮增压器和泵气损失的影响是通过广泛的模拟结合实验研究确定的。涡轮机效率受作为汽缸数量函数的不同脉动的影响。涡轮增压是在高功率输出下增加使用低排量和低气缸数发动机的关键因素。
气缸数少的发动机的缺点是点火间隔长和排气歧管中相关的高脉动。强大的压力和质量流量脉动会影响涡轮增压器的效率。涡轮机械通常更喜欢恒定的入口和出口条件。与往复式活塞发动机的组合会导致不利条件，具体取决于工作点、气缸数量和排气系统。
考虑最小 PMEP 时的排气量，可以显示双缸发动机的另一个重要方面。在这个排气量下，涡轮尺寸需要比排气量更大的涡轮尺寸更大。这种情况反过来意味着，当运行具有非常高排气量的涡轮增压器时，一旦排气量约为 0.6 L，排气量越小，虽然效率 (PMEP) 越低，但可以产生更高的增压压力。
模拟
对于每个气缸数，使用相同的气缸几何形状和排量（相同的气缸）。使用这种方法，可以排除气缸和端口几何形状的影响。此外，假设气缸填充相同，壁热损失是相同的。30 L的进气室确保了所有变体的条件相同。
后处理系统的压力损失经过调整以获得相同的下游涡轮压力边界。使用的涡轮增压器模型是简化模型。这意味着涡轮增压器的效率是恒定的，不依赖于压力比。选择的效率为 49%，这在乘用车应用中效率相当高。没有废气门质量流量，整个质量流量都通过涡轮机。
排气管中的热损失已被停用，因此不考虑大歧管体积增加的热耗散。应该注意的是，排气体积始终代表端口、歧管和涡轮蜗壳的整个体积。0.02 L的极低排气量，这实际上是不可能实现的，但在模拟中是可行的。
工作点对应于 2.5 bar 增压压力，发动机转速为 2000 min 时喷射量为 50 mg/str -1. 两种气缸配置均显示出正气体交换回路。短点火间隔（四缸）基于排污脉冲的各个气缸的相互影响对残余气体含量有很大影响，但对泵送工作的影响相对较小。
即使是四缸发动机，放气脉冲来得太晚或点火间隔足够长也不会显着影响泵送工作。因此，两缸发动机和四缸发动机的泵送平均有效压力 (PMEP) 几乎相同。双缸发动机的 PMEP 比四缸发动机的 PMEP 低/差约 0.6 bar。
必要的有效涡轮横截面更符合普遍预期，即由于双缸发动机的总排量较低，它必须大大低于或几乎减半。观察四缸发动机的 PMEP 过程，人们会发现一种趋势，根据有关恒压和脉冲涡轮增压的文献中的知识，也可以预料到这种趋势。在最低排气量的情况下，可以获得最高的 PMEP.然后 PMEP 随着排气量的增加而降低并接近恒压涡轮增压的值。
实验研究
实际上，更强的脉动可能导致更差的涡轮效率。在高压涡轮机的上游和下游插入低压指示器。通过这种测量设置，可以确定涡轮机入口和涡轮机出口处的瞬时压力，从而相应地调整模拟。为了代表恒压涡轮增压，EGR 部分被移除，取而代之的是一个体积为 3.51 L的集气室。从压力通风系统来看，没有连接到已关闭的 HP-EGR 系统。
从歧管到集气室的连接管比歧管和 HP-EGR 冷却器之间的基础系统中的连接管长得多，由于发动机的安装条件而不得不接受。要计算涡轮增压器的整体效率，必须知道压缩机和涡轮机上游和下游的压力、压缩机和涡轮机上游的温度以及质量流量，这些量的平均值是标准测量技术。
在气缸数较少且排气歧管中相关的高脉动情况下，平均值并不显着。单一效率的确定还需要压缩机后或涡轮机后的温度，对于测量非常关键，并且对热损失和环境条件很敏感。因此，涡轮机效率不是以这种方式确定的。更常见的是，计算基于压缩机的工作以及涡轮机和压缩机的功率平衡。
选择始终保持涡轮旁路关闭，增压压力由发动机转速和喷射量决定，基本歧管和大型附加增压室可以获得几乎相同的增压压力。只有使用小型歧管，才能产生明显更高的增压压力。基本歧管的体积已经很大，进一步增加对增压压力的影响很小。
与基本排气系统相比，额外的增压室可使 PMEP 增加约 0.2 bar。附加增压室和小型歧管变型之间的差异高达 0.9 bar。与基本歧管相比，大型附加增压室的压力脉动甚至更大。
鉴于结果，通过比较具有不同气缸数或不同排气量的 PMEP，不能得出关于涡轮增压器效率的结论。必须注意的是，排气量的变化也可能导致所需涡轮机尺寸的变化。如果不调整涡轮机尺寸，可能会得出错误的结论。
参考文献：
【1】《Aufladung von Verbrennungsmotoren》
【2】《汽车技术杂志》
【3】《Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschine》
