排气能量的利用.PDF

第三章 排气能量的利用 山东大学 能源与动力工程学院 张强 第三章排气能量的利用 本章的主要教学内容： 1.排气可用能及其利用方式 2.影响脉冲能量利用的因素 3.脉冲增压排气管设计 4.脉冲转换器和MSEM系统 第三章排气能量的利用 教学目的与要求: 要求比较系统地掌握：排气可用能及其利用 方式；影响脉冲能量利用的因素；脉冲增压 排气管设计；脉冲转换器和MSEM系统。 3.1 排气可用能量及其利用方式 3.1.1 排气的最大可用能 四冲程增压柴油机的理论示 功图： 3.1 排气可用能量及其利用方式 3.1.2 能量传递中的损失 总能量损失： 排气能量传递效率： 3.1 排气可用能量及其利用方式 3.1.3 排气涡轮增压系统的基本形式 1.脉冲增压系统:利用排气的脉冲能E1; 2.定压增压系统:不利用脉冲能量E1,脉冲能量-热能-涡轮从 损失掉的E1中回收一部分; 脉冲能: 涡轮作功能力的增加值: 能量回收率: 3.1 排气可用能量及其利用方式 脉冲能量利用系数: 3.1 排气可用能量及其利用方式 两种增压系统的比较 （1）脉冲增压系统 优点:排气能量利用系数高,低工况性能好;扫气易于组织,对二冲程有 利;加速性好。 缺点:二缸一歧管时，排气管抽空，节流损失大；排气管太长时，反射 压力波对扫气会产生干扰；成本高；结构复杂。 （1）定压增压系统 优点:可采用涡轮全进气，压力波动小涡轮效率高;多缸时，排气管结 构简单;增压器布置自由；柴油机转速不因压力波干扰而受限；涡轮流 通面积小，可选择小增压器。 缺点:加速性差，低负荷性能差；扫气量小；部分负荷时有时扫气倒流 ；低转速，高转矩时，增压压力下降较大；在缸数少时，排气管容积 过大。 3.2 影响脉冲能量利用的因素 脉冲增压系统就是要尽可能地利用脉冲能量，而脉冲能量的利用又主要取决于 排气管中压力波形的合理组织。这与气缸内的压力，排气歧管的粗细、长短以及喷 嘴环喉部面积大小等均有密切的关系。为了充分利用排气脉冲能量，要求： （1）排气门打开后，排气歧管内的压力应尽快建立，减少流动损失； （2）排气自排气门排出迅速，阻力尽可能小； （3）柴油机扫气过程中，排气管中的压力要尽可能低，以利于扫气。 影响脉冲能量利用的主要因素： 3.2.1 排气门开启定时 瞬时压力系数： 瞬时压力系数大，排气管压力建立快，涡 轮作功能力大。 3.2 影响脉冲能量利用的因素 3.2.2 排气门流通面积 气缸排空速率： 排气门流通面积增大，排空速率高，排气阻力小，速度 增大，在排气歧管内很快建立起较高的压力，有利用脉 冲能量的利用。 3.2.3 排气门开启规律 排气门开启影响系数： 排气门开启快，缸内压力下降的快，排气歧管脉冲压力 波建立的早，有利于脉冲能量利用。 3.2 影响脉冲能量利用的因素 3.2.4 排气管流通面积 排气管流通面积影响系数： 排气管长度一定，流通面积减小，排气管容积就缩小，排气管 中的压力就建立的迅速，排气门内外的压力差小，节流损失少， 脉冲峰值高，脉冲能量利用好。 3.2.5 排气管长度 排气管长度影