第三章 排气能量的利用

1、第二章第二章 排气能量的利排气能量的利用用第三章第三章 排气能量的利用排气能量的利用本章的主要教学内容：本章的主要教学内容：1.1.排气可用能及其利用方式排气可用能及其利用方式2.2.影响脉冲能量利用的因素影响脉冲能量利用的因素3.3.脉冲增压排气管设计脉冲增压排气管设计4.4.脉冲转换器和脉冲转换器和MSEMMSEM系统系统 教学目的与要求教学目的与要求: : 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；脉冲转换器和排气管设计；脉冲转换器和MSEMMSEM系统。系统。第三章

2、第三章 排气能量的利用排气能量的利用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排气可用能量及其利用方式3.1 排气可用能量及其利用方式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排气可用能量及其利用方式脉冲能

3、量利用系数: 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。3.1 排气可用能量及其利用方式排气可用能量及其利用方式充分利用脉冲能

4、量的要求： （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。3.2.1 排气门开启定时3.2 影响脉冲能量利用的因素影响脉冲能量利用的因素瞬时压力系数：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，

5、排气歧管脉冲压力波建立的早，有利于脉冲能量利用。3.2.4 排气管流通面积3.2 影响脉冲能量利用的因素影响脉冲能量利用的因素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响系数：长度适合，波峰叠加，对扫气有利，脉冲能量利用好。 3.2 影响脉冲能量利用的因素影响脉冲能量利用的因素3.2.6 涡轮流通面积涡轮通流特性系数：涡轮通流特性系数小，排气管压力、涡轮前压力升高，排气能量增加，但活塞耗功大，扫气不利，一般取涡轮通流特性系数10-12。 3

6、.3 脉冲增压排气管方案设计脉冲增压排气管方案设计3.3.1 排气管分歧根据发火顺序，把间隔开的气缸连在一起，减小压力波的影响。 3.3 脉冲增压排气管方案设计脉冲增压排气管方案设计3.3.2 排气管设计定压增压：排气管力求排气压力稳定，提高涡轮效率，排气管容积较大，一般为发动机总容积的2倍左右，平均流速不超过50m/s。 脉冲增压：（1）根据分歧原则确定分歧方案；（2）增压器安装位置；（3）排气歧管和气缸工作容积在1.3-1.5之间，或排气歧管流通面积/排气门最大开启面积=0.9-1.4，或排气歧管直径/气缸直径=0.33-0.4之间。 3.4 脉冲转换器和脉冲转换器和MSEM系统系统3.4.1 脉冲转换器脉冲转换器减小多缸机排气系统复杂程度，既能保证良好的扫气，用能充分利用排气脉冲能量，同时涡轮前的排气压力接近恒定使涡轮效率得以提高，兼顾了脉冲增压和定压增压系统的优点。 3.4 脉冲转换器和脉冲转换器和MSEM系统系统3.4.2 多脉冲转换系统和MSEM系统多脉冲转换系统：把各歧管接入一个较大的带有缩口的混合管中，再由混合管把排气引入涡轮；特点：使排气歧管中的压力波传至涡轮后基本上不反射，不会影响各缸的扫气； 3.4 脉冲转换器和脉冲转换器和MSEM系统系统