内燃机增压技术讲稿-7废气能量利用

1、第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压方式第一节第一节 定压系统的能量分析定压系统的能量分析1、理想的定压系统排气系统：从排气道出口到涡轮进口的管路系统定压排气系统：排气系统容积较大、具有稳压作用-压力波被淹没，涡轮进口前压力相对稳定扫气：在气门重叠期间，一部分新鲜空气裹挟废气排出气缸不经过燃烧过程，这部分气体称为扫气。用于柴油机等压系统2、压气机工作过程12341 压气机压缩空气耗功1-2-对应叶轮入口之前，进气过程2-3-对应压气机中，压气机压缩过程3-4-对应发动机进气阀之前，压气机排 气过程3-3-进气系统压力损失，进入气缸，克 服阻力第五章第五章 废气能量利用与增压方

2、式废气能量利用与增压方式94P0PcF1Vc765EVh缸内进气压力3缸内排气压力823DCHGPTBBA5-3 -气体进入气缸，压力作用于活塞顶5-6-空气排气过程，排气系统压力损失， 到排气阀后，克服阻力。6-7-压缩空气进入涡轮7-1-扫气在涡轮中膨胀，扫气做功671FVP第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压方式94P0PcF1Vc765EVh缸内进气压力3缸内排气压力823DCHGPTBBA5F835-压缩空气对活塞做功1F671 -压缩扫气对涡轮做功95339-进气阻力损失功47694-扫气通过进排气门损失功VP第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压

3、方式94P0PcF1Vc765EVh缸内进气压力3缸内排气压力823DCHGPTBBA3、涡轮工作过程 A-D-A点排气阀打开，自由排气过程，AD为排气压力损失， 不可逆过程 温度提高D-B-自由排气进入涡轮，B-B是温度提高导致体积增加部分 B-H-自由排气排气在涡轮中膨胀做功过程D8HBD-涡轮利用自由排气焓做功（含体积增加损失回收）H-8-涡轮排气VP第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压方式94P0PcF1Vc765EVh缸内进气压力3缸内排气压力823DCHGPTBBAC-E-活塞推动废排气做功过程 E-6-排气系统阻力损失6F8D6-活塞推动活塞推动排气进入涡轮对涡

4、轮做功671F6- 涡轮利用扫气做功D8HBD + 6F8D6+1F671 = 1HB71 废气剩余焓+活塞推动+压气机扫气=涡轮总功第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压方式94P0PcF1Vc765EVh缸内进气压力3缸内排气压力823DCHGPTBBA4、发动机工作过程ACE -排气过程53 -进气过程EF8CE-活塞推动废气做功5F835-压缩空气对活塞做功5F835- EF8CE= 5E C 35 换气正功排气门在b点打开，排气所具有的可用能为A8GA（绝热膨胀）结论：由上述分析可见，ABDA未被利用。第五章第五章 废气能量利用废气能量利用 与增压方式与增压方式第二节

5、第二节 增压方式增压方式1、回收利用能量分析分析：ABDA损失主要发生在排气门开启初期，原因是排气门前后压差大、流速高、压力波和气流速度被大容积吸收提高了温度，损失了做功能力。减小损失的措施：减小损失的措施：降低排气门前后压差，保持气体压力波和速度，具体措施是减小排气系统的容积。等压系统脉冲系统大小近远 减小排气系统容积的作用：减小排气系统容积的作用：排气过程中，排气系统很快充满提高压力，形成背压，减小排气门前后的压差形成较大压力波，保存了压力能。 问题：压力波在问题：压力波在各缸排气之间互相干扰，高压波经过某缸排气管时会使该缸排气背压过高，影响排气。 解决问题：解决问题：排气管分组，保证互不

6、干扰，压力波连续第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压方式2、脉冲增压系统、脉冲增压系统由于排气门从开到关约经过240度曲轴转角，走同一跟排气管的气缸的发火间隔应等于或略大于单缸排气持续角。典型的脉冲增压系统（如图）脉冲系统可更有效利用排气能量。脉冲涡轮和等压涡轮的区别：双/单流道缺点是涡轮进口压力不稳定，降低了涡轮绝热效率脉冲系统第五章第五章 废气能量利用废气能量利用与增压方式与增压方式3、定压系统与脉冲系统的比较、定压系统与脉冲系统的比较 第五章第五章 废气能量利用与增压方式废气能量利用与增压方式增压系统废气能量利用率涡轮效率匹配情、结构复杂程度适合的增压压力脉冲高低加速性、低转速好、扫气好 更复杂低定压低高较差较简单高要根据具体情况选用增压系统。4、评价增压系统的标准、评价增压系统的标准脉冲涡轮的效率降低率 由于涡轮进口参数变动，经常处于非设计工况点工作，涡轮效率下降，用脉冲涡轮效率降低率来评价： 脉冲涡轮效率降低率=脉冲涡轮效率/等压涡轮效率脉冲收益系数排气能量在排气系统中的损失用排气能量传递效率来评价： 排气能