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第3节排气能量的利用排气的最大可用能：E=Eb+Ec+Es=E1+ET+Ec+Es排气门打开等熵膨胀至大气压力所能作功：Eb=E1+ET扫气空气压缩耗功：1-8-6-3-1压气机耗功：1-2-a-3-1，涡轮中排气总能量：E2=Es+Ec+ET+Eq柴油机指示功：a-c-z-b-a，6-7-4-a-6其中，留在缸内空气压缩耗功：8-2-a-6-8排气的最大可用能3.1排气可用能量及其利用方式能量传递中的损失?E=排气的最大可用能-涡轮中排气总能量=E1－Eq=?EV+?EC+?ED+?EM+?EF+?Eh?EV：能量传递中的主要损失，占总损失2/3。设计中，增大排气流通面积（4气门）开启速度快，使排气门后压力很快升高。排气管容积不应过大，排气管应细而短。在结构受限时，“细而长”比“短而粗”好。3.1排气可用能量及其利用方式第3节排气能量的利用第3节排气能量的利用排气涡轮增压系统的基本形式定压增压系统：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。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。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。3.1排气可用能量及其利用方式第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。3.4脉冲转换器和MSEM系统第3节排气能量的利用第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010304020506MSEM系统（ModularSingleExhaustManifold）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。3.4脉冲转换器和MSEM系统MPC：ModularPulseConverter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