6第三章 换气机构和增压系统(14)
发布时间:2021-06-05
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油机排气阀到涡轮喷咀环之前这一段排气系统工作的良好程度。脉冲增压由于节流损失减少了,它相对于等压增压可多利用一些脉冲能,ηE较高。但随着增压度的提高,pT提高,E1在E1+E2中所占比例变小,这一优势就逐渐减小了。而等压增压的脉冲能E1复热回收比 E1/E1却因增压度的提高有所提高。因此,脉冲增压排气可用能传递效率ηE在低增压时明显高于等压增压,但随着增压度的提高,等压增压的ηE与脉冲增压的ηE差别不断减小。在高增压时,二者的差别就消失了。
(2)涡轮增压器的综合效率ηTk
在脉冲增压柴油机中,涡轮前的废气压力波动较大,气流进入涡轮叶轮叶片相对速度的方向、大小在一个排气脉冲内不断变化,而且有的涡轮喷咀环是部分进气。因此,脉冲涡轮的效率ηT较等压涡轮的低。由于涡轮增压器的综合效率ηTk=ηT.ηk.ηm,而脉冲增压与等压增压的压气机效率ηk、增压器机械效率ηm差别不大,所以,脉冲涡轮增压器的综合效率 ηTk也就比等压增压的ηTk低。
(3)涡轮增压系统的有效性指标K
K定义为:K=ηE.ηTk。K代表了整个增压系统效果好坏的程度(系统总的效率)。当柴油机增压度不高时,脉冲增压的ηE远高于等压增压,尽管其ηTk较低,但K还是明显高于等压增压。但当柴油机增压度较高时,哪种增压方式更有效就不那么明显了。当柴油机发展到高增压时,脉冲增压的ηE高于等压增压不多,由于其ηTk较低,就使得等压增压系统的K较脉冲增压大。低速柴油主机因此均改为等压增压。
(4)部分负荷时的K值
当柴油机在部分负荷工况运转时,由于pT较低,E1在E1+E2中所占的比例变大,脉冲增压的ηE高于等压增压较多,使其K值较高。也就是说,在部分负荷工况运转时,脉冲增压方式比等压增压方式有效。这是一些增压度相当高的中速机仍采用脉冲增压的原因。
(5)扫气性能
当柴油机在满负荷工况下运转时,两种增压方式均能很好地扫气,但在低负荷时,情况就不一样了。脉冲增压系统由于排气管内形成脉冲波,前期压力较高,使排气管中燃气排空很快,后期排气管内的压力会出现波谷(如图3-2-6所示),使扫气背压较低。因此即使在低负荷时,扫气质量仍然很好。而等压增压系统由于部分负荷时pT有所降低,E1/(E1+E2)的比值较大,节流损失加大,ηE比脉冲增压下降快。这使涡轮获得能量减少、扫气压力ps下降均比脉冲增压快。而其pT在排气过程中波动很小,不会出现压力波谷。所以扫气压差ps-pT迅速变小,使扫气质量迅速恶化,甚至出现废气倒流的现象。因此在部分负荷工况下,等压增压方式的扫气质量比脉冲增压方式的差。
(6)加载性能
脉冲增压柴油机的排气管容积小,其中压力建立较快,涡轮前废气压力可随柴油机的加载而迅速上升。等压增压由于排气管容积大。当柴油机加载时,虽然从气缸中排出的废气温度压力已经开始升高,但在容积较大的排气管中废气的压力温度升高得较慢,涡轮增压器转速跟不上柴油机的加载,不能迅速及时地增大供气量,以满足柴油机因加载喷油量增大而增大的空气需要量,出现了较大的滞后现象。因此其加载性能较脉冲增压差。这就是发电机组的柴油机发展到高增压仍采用脉冲增压的原因。