《内燃机增压技术》教学课件（PPT讲稿）第四章 废气能量利用与增压方式

简单回顾 1.涡轮流量特性中膨胀比与流量的变化关系如何 2.轴流涡轮流量特性与径流涡轮流量特性有何不同?为什 么? 3.涡轮效率特性与∪/C的关系如何?为何会有如此关系?

简单回顾 1. 涡轮流量特性中膨胀比与流量的变化关系如何？ 2. 轴流涡轮流量特性与径流涡轮流量特性有何不同？为什 么？ 3. 涡轮效率特性与U/C的关系如何？为何会有如此关系？

第四章废气能量利用与增压方式 第一节废气能量的利用 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 定压系统:排气系统容积较大、具有稳压作用--压力波被 淹没 扫气:在气门重叠期间,一部分新鲜空气裹挟废气排出 缸不经过燃烧过程,这部分气体称为扫气。用于柴油机

第四章 废气能量利用与增压方式 第一节 废气能量的利用 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 •定压系统：排气系统容积较大、具有稳压作用---压力波被 淹没 •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

第四章废气能量利用 与增压方式 压气机工作过程 12341压气机压缩空气耗 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 3-5--气体进入气缸,压力作用于活塞顶 5-6--排气系统压力损失,到排气阀后,克服阻 力 6-7-排气系统到涡轮进口,进入涡轮 ·7-1-扫气在涡轮中膨胀,扫气做功

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 • 3’-5---气体进入气缸，压力作用于活塞顶 • 5-6---排气系统压力损失，到排气阀后，克服阻 力 • 6-7---排气系统到涡轮进口，进入涡轮 • 7-1---扫气在涡轮中膨胀，扫气做功 第四章 废气能量利用 与增压方式 4 9 P0 Pc 1 F Vc 7 6 5 E Vh 缸内进气压力 缸内排气压力 3 8 2 3' D C G H PT B B' A

第四章废气能量利用 与增压方式 5F835--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

第四章 废气能量利用 与增压方式 4 9 P0 Pc 1 F Vc 7 6 5 E Vh 缸内进气压力 缸内排气压力 3 8 2 3' D C G H PT B B' A 5F83’5----压缩空气对活塞做功 1F671 ----压缩扫气对涡轮做功 953’39----进气阻力损失功 47694----扫气通过进排气门损失功

第四章废气能量利用 与增压方式 3、涡轮工作过程 A-D--排气阀压力损失,温度有所提高导致体积增加 D-B-废气在排气系统中,B-B'是体积增加部分 B’-H--涡轮中膨胀做功过程 D8HBD--涡轮利用废气缸内余焓做功(含体积增加损失 回收) H-8--涡轮排气

第四章 废气能量利用 与增压方式 4 9 P0 Pc 1 F Vc 7 6 5 E Vh 缸内进气压力 缸内排气压力 3 8 2 3' D C G H PT B B' A 3、涡轮工作过程 A-D---排气阀压力损失，温度有所提高导致体积增加 D-B’---废气在排气系统中，B-B’是体积增加部分 B’-H---涡轮中膨胀做功过程 D8HB’D---涡轮利用废气缸内余焓做功（含体积增加损失 回收） H-8---涡轮排气

第四章废气能量利用 与增压方式 C-E--活塞推动废排气做功过程 E-6--排气系统阻力损失 6F8D6--活塞推动排气进入涡轮对涡 轮做功 acf5a-涡轮利用扫气做功 D8HB'D+6F8D6+1F671=1HB71 废气剩余焓+活塞推动+压气机扫气=涡轮总功

第四章 废气能量利用 与增压方式 4 9 P0 Pc 1 F Vc 7 6 5 E Vh 缸内进气压力 缸内排气压力 3 8 2 3' D C G H PT B B' A C-E---活塞推动废排气做功过程 E-6---排气系统阻力损失 6F8D6---活塞推动排气进入涡轮对涡 轮做功 acf5a--- 涡轮利用扫气做功 D8HB’D + 6F8D6+1F671 = 1HB’71 废气剩余焓+活塞推动+压气机扫气=涡轮总功

第四章废气能量利用 与增压方式 4、发动机工作过程 ACE排气过程 53’--进气过程 EC--排气过程 EF8CE--活塞推动废气做功 5F835---压缩空气对活塞做功 5F835-EF8CE=5EC35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 结论:由上述分析可见,ABDA未被利用

第四章 废气能量利用 与增压方式 4 9 P0 Pc 1 F Vc 7 6 5 E Vh 缸内进气压力 缸内排气压力 3 8 2 3' D C G H PT B B' A 4、发动机工作过程 ACE 排气过程 53’ ---进气过程 EC---排气过程 EF8CE---活塞推动废气做功 5F83’5---压缩空气对活塞做功 5F83’5- EF8CE= 5E C 3’5 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

第四章废气能量利用 与增压方式 第二节增压方式 等压系统 1、回收利用能量 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, 脉冲系统 损失了做功能力。 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

第四章 废气能量利用 与增压方式 第二节 增压方式 1、回收利用能量 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：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

第四章废气能量利用与增压方式 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:排气管分组,保证互不干扰, 压力波连续

• 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：排气管分组，保证互不干扰， 压力波连续 第四章 废气能量利用与增压方式

第四章废气能量利用○○○O○ 与增压方式 2、脉冲增压系统 由于排气门从开到关约经 脉冲系统 过240度曲轴转角,走同 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 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

2、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。 • 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 脉冲系统 第四章 废气能量利用 与增压方式