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第一節 定壓系統的能量分析定壓系統的能量分析1、理想的定壓系統排氣系統：從排氣道出口到渦輪進口的管路系統定壓排氣系統：排氣系統容積較大、具有穩壓作用-壓力波被淹沒，渦輪進口前壓力相對穩定掃氣：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-對應發動機進氣閥之前，壓氣機排 氣過程3-3-進氣系統壓力損失，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

5、第二節 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的容積。等壓系統脈沖系統大小近遠 減小排氣系統容積的作用：減小排氣系統容積的作用：排氣過程中，排氣系統很快充滿提高壓力，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、脈沖增壓系統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火間隔應等于或略大于單缸排氣持續角。典型的脈沖增壓系統（如圖）脈沖系統可更有效利用排氣能量。脈沖渦輪和等壓渦輪的區別：雙/單流道缺點是渦輪進口壓力不穩定，降低了渦輪絕熱效率脈沖系統第五章第五章 廢氣能量利用廢氣能量利用與增壓方式與增壓方式3、定壓系統與脈沖系統的比較、定壓系統與脈沖系統的比較 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。4、評價增壓系統的標準、評價增壓系統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中的損失用排氣能量傳遞效率來評價： 排氣能