第十章节　内燃机增压技术幻灯片.pptVIP

第3节 排气能量的利用 3.1　排气可用能量及其利用方式 排气涡轮增压系统的基本形式 脉冲增压系统：利用排气脉冲能（E1），排气管容积小，排气管中压力有波动。实际柴油机中，采用脉冲增压系统时，E1最多利用40%－50%。在低增压时，对脉冲增压系统有利 ，高增压时得益不多。 定压增压系统：不利用排气脉冲能（E1），排气管容积较大，脉冲能转变为热能，提高涡轮前排温，回收了Eq面积（?E1），从损失的E1中回收了一部分。 通常，定压系统用于高增压而大部分时间在高负荷运转的柴油机，如发电机组以及气缸数为7缸、14缸等柴油机上。脉冲系统用于车用、船用等变速、变负荷运行较多的场合。 第3节 排气能量的利用 3.2　影响脉冲能量利用的因素 为充分利用排气脉冲能量，要求： 排气门打开后，排气歧管内的压力应尽快建立起来，以减少流动损失。 排气自排气门逸出应迅速，阻力尽可能地小。 柴油机扫气过程中，排气管中的压力要尽可能低，利于扫气进行。 排气门开启定时 开启较早，缸内压力高，排气管压力建立快，涡轮作功能力大。过早，燃气缸内膨胀作功减小。找出最佳开启定时。 排气门流通面积 流通面积增大，排空速率高，歧管中很快建立较高压力，利于脉冲能量利用。 第3节 排气能量的利用 3.2　影响脉冲能量利用的因素 排气门开启规律 在气门机构允许的加速度范围内，开启速度越快越好。 排气管流通面积fP 长度一定， fP减小，容积小，排气管中压力建立快，脉冲能量利用好。但fP过小，流动速度过大，流动损失增加。 排气管长度 长度主要影响压力波的反射时间、反射波和下一个波的互相干扰程度，影响脉冲能量利用。 涡轮流通面积 涡轮流通面积减小，排气管压力升高，排气能量增加，但活塞排空耗功增加。 第3节 排气能量的利用 3.3　脉冲增压排气管方案设计 排气管分歧 四冲程柴油机排气管最多联接三个气缸。（一般增压柴油机排气门开启持续角为240320CA） 排气管设计 定压系统：排气管容积为2倍排量。排气流速不超过50m/s。 脉冲系统：每排气歧管容积为 VP=(1.3-1.5)VS 第3节 排气能量的利用 3.4　脉冲转换器和MSEM系统 三脉冲增压系统，在较高增压时，仍为有利。（三缸共用一排气管） 双脉冲增压系统，排气管数多，结构复杂。脉冲间隔角360度，中间出现一段曲轴转角涡轮入口压力较低，使涡轮效率下降。 脉冲转换器（喷管与混合管） 保证良好扫气 充分利用脉冲能量 涡轮前排气压力接近恒定，涡轮效率提高。 第3节 排气能量的利用 3.4　脉冲转换器和MSEM系统 脉冲转换系统优点：兼顾脉冲增压与定压增压系统的优点 对于能量传递效率来说，接近脉冲系统 对涡轮效率来说，接近定压系统 燃烧室扫气量大，低工况性能改善 涡轮流通面积小，涡轮有可能全进气，定熵效率提高。4，8，16缸，脉冲转换系统比脉冲增压系统好。 第3节 排气能量的利用 3.4　脉冲转换器和MSEM系统 多脉冲转换系统 5、7、14缸中，出现一缸或二缸一管，排气能量传递较低 各岐管接入一个较大的带有缩口的混合管中。 第3节 排气能量的利用 3.4　脉冲转换器和MSEM系统 MSEM系统（Modular Single Exhaust Manifold）模件式单排气总管增压系统 一根排气总管，管径较定压系统小，管系尺寸小，质量轻，适用于各缸数柴油机。 涡轮前压力波动小，近于定压系统，涡轮效率高 排气总管直径较定压系统小，部分脉冲能量以速度形式进入总管和涡轮，能量传递效率高。 60%负荷以下低工况性能接近脉冲增压系统，优于定压系统 高工况性能优于脉冲而近于定压系统。 MPC：Modular Pulse Converter 第4节 柴油机与增压器的匹配 4.1　增压特性匹配及联合运行线的调节 联合运行线 第4节 柴油机与增压器的匹配 4.1　增压特性匹配及联合运行线的调节 涡轮增压器与柴油机配合运行的基本要求 标定工况下，须达到预期增压压力和空气流量，有足够的过量空气系数，使燃烧完善；涡轮前排温、增压压力不过高；增压器转速不过高；增压器总效率要高等。 低工况时，保证有一定空气量，以满足燃烧及降低热负荷要求。 在整个运转范围内，不发生增压器的喘振与阻塞。 第4节 柴油机与增压器的匹配 4.1　增压特性匹配及联合运行线的调节 联合运行线的调节 涡轮喷嘴环出口面积fc的调整 当涡轮喷嘴环出口通流面积减小，整个柴油机的排气阻力增加，发动机的耗气特性向小流量率方向移动。应用减小喷嘴环通流面积的办法，可使发动机运行线移向喘振线，也就是把运行线从压气机的低效率区移向高效率区的有效办法。 第4节 柴油机与增压器的匹配 4.1　增压特性匹配及联合运行线的调节 联合运行线的调节 改变压气机扩压器的进口角 当扩压器的进口角减