6第三章 换气机构和增压系统(13)
发布时间:2021-06-05
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将涡轮增压器尽量靠近气缸,并把柴油机各缸的排气支管做得短而细,总之使排气管容
积尽可能小些。四冲程柴油机缸径较小,排气量较
小。因此常是二、三缸为一组,共用一根排气支管,
再让几根排气支管分别通往废气涡轮的几个进口。如图3-2-5
所示。废气进入涡轮壳内相互隔开的几 个腔,再分别流向喷咀环对应的部分。每根排气支图3-2-5 脉冲涡轮增压
管只与部分喷咀环接通,即所谓“部分进气”。这
种系统工作时,排气管中形成脉冲压力波,进入涡轮的废气压力和速度都是变化的,所以称为脉冲涡轮增压。
(2)脉冲能E1损失减少
由于排气管短而细,排气阀一开启管内就迅速建立起
压力。如图3-2-6所示。使排气的超临界阶段大大缩短,
气缸内外压差很快变小进入亚临界阶段,节流损失减小
了。这部分可用能就表现为脉动的压力和速度,它包含了
脉冲势能和脉冲动能。在设计良好的情况下,脉冲增压可
利用E1的40~50%。
(3)脉冲涡轮增压柴油机气缸的分组
如果脉冲涡轮增压柴油机也象等压增压那样,各缸的
废气排入一根共同的排气管,由于排气管很细,就会产生
图3-2-6 排气脉冲波 扫、排气互相干扰。如某缸正在进行扫气而另有一缸开始
排气,排气压力波传到扫气缸的排气口处,使该缸背压升
高,妨碍扫气,甚至可能使排气倒灌。因此,气缸必须进行分组。分组的原则是:同一组气缸的扫、排气时间相互不重叠或重叠很少。(排气管中的压力波不是排气阀一开始打开就达到高峰,而且压力波是以音速传递的,传到正在扫气的气缸得花一点时间,而且对扫气的气缸而言,扫气后期,排气阀已经关得很小,即使有些干扰也已很小了。因此允许有点重叠。)
在四冲程柴油机中,曲轴转过720°各缸完成一个循环,而每一缸排、扫气持续时间约为240°曲柄转角,根据上述分组原则,分在同一组各缸排气间隔应大于或等于240°曲柄转角,所以同一组允许最多气缸数i=720°/240°=3。在二冲程柴油机中,曲轴转过360°各缸完成一个循环,而每一缸排、扫气持续时间约为120°曲柄转角,同理,同一组允许最多气缸数i=360°/120°=3。对四冲程或二冲程柴油机,同一组气缸数少于3固然不会产生排、扫气互相干扰,但废气不能连续供给,使废气传递过程可用能损失加大,也使涡轮间歇进气、部分进气引起的损失加大,使涡轮效率ηT下降。所以不管是四冲程还是二冲程柴油机,同一组中的气缸数以3为最佳。因而缸数为3的倍数(3、6、9、12缸)的柴油机采用脉冲增压效果很好。
例如某四冲程六缸柴油机发火顺序为1-5-3-6-2-4,各缸发火间隔为720°/6=120°曲柄转角。按上述原则分组就得到,1、2、3缸为一组,4、5、6缸为另一组,见图3-2-5。
3)脉冲增压与等压增压的比较
(1)排气可用能的传递效率ηE
ηE定义为ηE=ET/(E1+E2)。其中ET为涡轮前废气拥有的可用能。ηE的大小代表了从柴