第三章 排氣能量的利用

1、第二章第二章 排氣能量的利排氣能量的利用用第三章第三章 排氣能量的利用排氣能量的利用本章的主要教學(xué)內(nèi)容：本章的主要教學(xué)內(nèi)容：1.1.排氣可用能及其利用方式排氣可用能及其利用方式2.2.影響脈沖能量利用的因素影響脈沖能量利用的因素3.3.脈沖增壓排氣管設(shè)計(jì)脈沖增壓排氣管設(shè)計(jì)4.4.脈沖轉(zhuǎn)換器和脈沖轉(zhuǎn)換器和MSEMMSEM系統(tǒng)系統(tǒng) 教學(xué)目的與要求教學(xué)目的與要求: : 要求比較系統(tǒng)地掌握：排氣可用能及其利用要求比較系統(tǒng)地掌握：排氣可用能及其利用方式；影響脈沖能量利用的因素；脈沖增壓方式；影響脈沖能量利用的因素；脈沖增壓排氣管設(shè)計(jì)；脈沖轉(zhuǎn)換器和排氣管設(shè)計(jì)；脈沖轉(zhuǎn)換器和MSEMMSEM系統(tǒng)。系統(tǒng)。第三章

2、第三章 排氣能量的利用排氣能量的利用3.1.1 排氣的最大可用能 四沖程增壓柴油機(jī)的理論示功圖： 3.1 排氣可用能量及其利用方式排氣可用能量及其利用方式3.1 排氣可用能量及其利用方式排氣可用能量及其利用方式3.1.2 能量傳遞中的損失 總能量損失： 排氣能量傳遞效率：3.1 排氣可用能量及其利用方式排氣可用能量及其利用方式3.1.3 排氣渦輪增壓系統(tǒng)的基本形式 1.脈沖增壓系統(tǒng):利用排氣的脈沖能E1; 2.定壓增壓系統(tǒng):不利用脈沖能量E1,脈沖能量-熱能-渦輪從損失掉的E1中回收一部分;脈沖能:渦輪作功能力的增加值:能量回收率:3.1 排氣可用能量及其利用方式排氣可用能量及其利用方式脈沖能

3、量利用系數(shù): 兩種增壓系統(tǒng)的比較 （1）脈沖增壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):排氣能量利用系數(shù)高,低工況性能好;掃氣易于組織,對(duì)二沖程有利;加速性好。缺點(diǎn):二缸一歧管時(shí)，排氣管抽空，節(jié)流損失大；排氣管太長(zhǎng)時(shí)，反射壓力波對(duì)掃氣會(huì)產(chǎn)生干擾；成本高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（1）定壓增壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):可采用渦輪全進(jìn)氣，壓力波動(dòng)小渦輪效率高;多缸時(shí)，排氣管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;增壓器布置自由；柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不因壓力波干擾而受限；渦輪流通面積小，可選擇小增壓器。缺點(diǎn):加速性差，低負(fù)荷性能差；掃氣量小；部分負(fù)荷時(shí)有時(shí)掃氣倒流；低轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)矩時(shí)，增壓壓力下降較大；在缸數(shù)少時(shí)，排氣管容積過(guò)大。3.1 排氣可用能量及其利用方式排氣可用能量及其利用方式充分利用脈沖能

4、量的要求： （1）排氣門打開后，排氣歧管內(nèi)的壓力應(yīng)盡快建立，減少流動(dòng)損失；（2）排氣自排氣門排出迅速，阻力盡可能??；（3）柴油機(jī)掃氣過(guò)程中，排氣管中的壓力要盡可能低，以利于掃氣。3.2.1 排氣門開啟定時(shí)3.2 影響脈沖能量利用的因素影響脈沖能量利用的因素瞬時(shí)壓力系數(shù)：瞬時(shí)壓力系數(shù)大，排氣管壓力建立快，渦輪作功能力大；3.2 影響脈沖能量利用的因素影響脈沖能量利用的因素3.2.2 排氣門流通面積氣缸排空速率：排氣門流通面積增大，排空速率高，排氣阻力小，速度增大，在排氣歧管內(nèi)很快建立起較高的壓力，有利用脈沖能量的利用。3.2.3 排氣門開啟規(guī)律排氣門開啟影響系數(shù)：排氣門開啟快，缸內(nèi)壓力下降的快，

5、排氣歧管脈沖壓力波建立的早，有利于脈沖能量利用。3.2.4 排氣管流通面積3.2 影響脈沖能量利用的因素影響脈沖能量利用的因素排氣管流通面積影響系數(shù)：排氣管長(zhǎng)度一定，流通面積減小，排氣管容積就縮小，排氣管中的壓力就建立的迅速，排氣門內(nèi)外的壓力差小，節(jié)流損失少，脈沖峰值高，脈沖能量利用好。 3.2.5 排氣管長(zhǎng)度排氣管長(zhǎng)度影響系數(shù)：長(zhǎng)度適合，波峰疊加，對(duì)掃氣有利，脈沖能量利用好。 3.2 影響脈沖能量利用的因素影響脈沖能量利用的因素3.2.6 渦輪流通面積渦輪通流特性系數(shù)：渦輪通流特性系數(shù)小，排氣管壓力、渦輪前壓力升高，排氣能量增加，但活塞耗功大，掃氣不利，一般取渦輪通流特性系數(shù)10-12。 3

6、.3 脈沖增壓排氣管方案設(shè)計(jì)脈沖增壓排氣管方案設(shè)計(jì)3.3.1 排氣管分歧根據(jù)發(fā)火順序，把間隔開的氣缸連在一起，減小壓力波的影響。 3.3 脈沖增壓排氣管方案設(shè)計(jì)脈沖增壓排氣管方案設(shè)計(jì)3.3.2 排氣管設(shè)計(jì)定壓增壓：排氣管力求排氣壓力穩(wěn)定，提高渦輪效率，排氣管容積較大，一般為發(fā)動(dòng)機(jī)總?cè)莘e的2倍左右，平均流速不超過(guò)50m/s。 脈沖增壓：（1）根據(jù)分歧原則確定分歧方案；（2）增壓器安裝位置；（3）排氣歧管和氣缸工作容積在1.3-1.5之間，或排氣歧管流通面積/排氣門最大開啟面積=0.9-1.4，或排氣歧管直徑/氣缸直徑=0.33-0.4之間。 3.4 脈沖轉(zhuǎn)換器和脈沖轉(zhuǎn)換器和MSEM系統(tǒng)系統(tǒng)3.4.1 脈沖轉(zhuǎn)換器脈沖轉(zhuǎn)換器減小多缸機(jī)排氣系統(tǒng)復(fù)雜程度，既能保證良好的掃氣，用能充分利用排氣脈沖能量，同時(shí)渦輪前的排氣壓力接近恒定使渦輪效率得以提高，兼顧了脈沖增壓和定壓增壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 3.4 脈沖轉(zhuǎn)換器和脈沖轉(zhuǎn)換器和MSEM系統(tǒng)系統(tǒng)3.4.2 多脈沖轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和MSEM系統(tǒng)多脈沖轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：把各歧管接入一個(gè)較大的帶有縮口的混合管中，再由混合管把排氣引入渦輪；特點(diǎn)：使排氣歧管中的壓力波傳至渦輪后基本上不反射，不會(huì)影響各缸的掃氣； 3.4 脈沖轉(zhuǎn)換器和脈沖轉(zhuǎn)換器和MSEM系統(tǒng)系統(tǒng)