內燃機增壓技術講稿-7廢氣能量利用

1、第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓方式第一節(jié)第一節(jié) 定壓系統(tǒng)的能量分析定壓系統(tǒng)的能量分析1、理想的定壓系統(tǒng)排氣系統(tǒng)：從排氣道出口到渦輪進口的管路系統(tǒng)定壓排氣系統(tǒng)：排氣系統(tǒng)容積較大、具有穩(wěn)壓作用-壓力波被淹沒，渦輪進口前壓力相對穩(wěn)定掃氣：在氣門重疊期間，一部分新鮮空氣裹挾廢氣排出氣缸不經過燃燒過程，這部分氣體稱為掃氣。用于柴油機等壓系統(tǒng)2、壓氣機工作過程12341 壓氣機壓縮空氣耗功1-2-對應葉輪入口之前，進氣過程2-3-對應壓氣機中，壓氣機壓縮過程3-4-對應發(fā)動機進氣閥之前，壓氣機排 氣過程3-3-進氣系統(tǒng)壓力損失，進入氣缸，克 服阻力第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方

2、式廢氣能量利用與增壓方式94P0PcF1Vc765EVh缸內進氣壓力3缸內排氣壓力823DCHGPTBBA5-3 -氣體進入氣缸，壓力作用于活塞頂5-6-空氣排氣過程，排氣系統(tǒng)壓力損失， 到排氣閥后，克服阻力。6-7-壓縮空氣進入渦輪7-1-掃氣在渦輪中膨脹，掃氣做功671FVP第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓方式94P0PcF1Vc765EVh缸內進氣壓力3缸內排氣壓力823DCHGPTBBA5F835-壓縮空氣對活塞做功1F671 -壓縮掃氣對渦輪做功95339-進氣阻力損失功47694-掃氣通過進排氣門損失功VP第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓

3、方式94P0PcF1Vc765EVh缸內進氣壓力3缸內排氣壓力823DCHGPTBBA3、渦輪工作過程 A-D-A點排氣閥打開，自由排氣過程，AD為排氣壓力損失， 不可逆過程 溫度提高D-B-自由排氣進入渦輪，B-B是溫度提高導致體積增加部分 B-H-自由排氣排氣在渦輪中膨脹做功過程D8HBD-渦輪利用自由排氣焓做功（含體積增加損失回收）H-8-渦輪排氣VP第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓方式94P0PcF1Vc765EVh缸內進氣壓力3缸內排氣壓力823DCHGPTBBAC-E-活塞推動廢排氣做功過程 E-6-排氣系統(tǒng)阻力損失6F8D6-活塞推動活塞推動排氣進入渦輪對渦

4、輪做功671F6- 渦輪利用掃氣做功D8HBD + 6F8D6+1F671 = 1HB71 廢氣剩余焓+活塞推動+壓氣機掃氣=渦輪總功第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓方式94P0PcF1Vc765EVh缸內進氣壓力3缸內排氣壓力823DCHGPTBBA4、發(fā)動機工作過程ACE -排氣過程53 -進氣過程EF8CE-活塞推動廢氣做功5F835-壓縮空氣對活塞做功5F835- EF8CE= 5E C 35 換氣正功排氣門在b點打開，排氣所具有的可用能為A8GA（絕熱膨脹）結論：由上述分析可見，ABDA未被利用。第五章第五章 廢氣能量利用廢氣能量利用 與增壓方式與增壓方式第二節(jié)

5、第二節(jié) 增壓方式增壓方式1、回收利用能量分析分析：ABDA損失主要發(fā)生在排氣門開啟初期，原因是排氣門前后壓差大、流速高、壓力波和氣流速度被大容積吸收提高了溫度，損失了做功能力。減小損失的措施：減小損失的措施：降低排氣門前后壓差，保持氣體壓力波和速度，具體措施是減小排氣系統(tǒng)的容積。等壓系統(tǒng)脈沖系統(tǒng)大小近遠 減小排氣系統(tǒng)容積的作用：減小排氣系統(tǒng)容積的作用：排氣過程中，排氣系統(tǒng)很快充滿提高壓力，形成背壓，減小排氣門前后的壓差形成較大壓力波，保存了壓力能。 問題：壓力波在問題：壓力波在各缸排氣之間互相干擾，高壓波經過某缸排氣管時會使該缸排氣背壓過高，影響排氣。 解決問題：解決問題：排氣管分組，保證互不

6、干擾，壓力波連續(xù)第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓方式2、脈沖增壓系統(tǒng)、脈沖增壓系統(tǒng)由于排氣門從開到關約經過240度曲軸轉角，走同一跟排氣管的氣缸的發(fā)火間隔應等于或略大于單缸排氣持續(xù)角。典型的脈沖增壓系統(tǒng)（如圖）脈沖系統(tǒng)可更有效利用排氣能量。脈沖渦輪和等壓渦輪的區(qū)別：雙/單流道缺點是渦輪進口壓力不穩(wěn)定，降低了渦輪絕熱效率脈沖系統(tǒng)第五章第五章 廢氣能量利用廢氣能量利用與增壓方式與增壓方式3、定壓系統(tǒng)與脈沖系統(tǒng)的比較、定壓系統(tǒng)與脈沖系統(tǒng)的比較 第五章第五章 廢氣能量利用與增壓方式廢氣能量利用與增壓方式增壓系統(tǒng)廢氣能量利用率渦輪效率匹配情、結構復雜程度適合的增壓壓力脈沖高低加速性、低轉速好、掃氣好 更復雜低定壓低高較差較簡單高要根據具體情況選用增壓系統(tǒng)。4、評價增壓系統(tǒng)的標準、評價增壓系統(tǒng)的標準脈沖渦輪的效率降低率 由于渦輪進口參數變動，經常處于非設計工況點工作，渦輪效率下降，用脈沖渦輪效率降低率來評價： 脈沖渦輪效率降低率=脈沖渦輪效率/等壓渦輪效率脈沖收益系數排氣能量在排氣系統(tǒng)中的損失用排氣能量傳遞效率來評價： 排氣能