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第四章 柴油机的换气与增压 第三节 废气涡轮增压 一、柴油机增压概述 1提高柴油机有效功率的途径 Pei2smnpe 式中：i,D,s 柴油机的气缸数,气缸直径,活塞行程；n、m柴油机的转速和每转工作冲程数。提高柴油机的有效功率有下列途径：(1)改变柴油机的结构参数 i、D、s、m。(2)提高柴油机的转速(3)提高平均有效压力 pe。增压中冷 降低空气温度，提高空气密度。降低柴油机的循环平均温度 2.增压的分类：1)根据驱动增压器能量的分类方法(图 4-11)(1)机械增压 即增压器直接由柴油机驱动。(2)废气涡轮增压 即利用柴油机排出的废气吹动涡轮机，由涡轮机带动增压器。(3)复合增压 这种增压形式既采用涡轮增压，又采用机械增压。2)按照增压压力 pk高低的分类 4-3-1 第四章 柴油机的换气与增压 增压比b：bpkp0 pk增压压力；p0环境条件下大气压力或增压器进口压力。按照增压压力 pk的高低,柴油机增压可分为：低增压 pk0.15MPa；中增压 pk0.150.25MPa；高增压 pk0.250.35MPa;超高增压 pk0.35MPa。现代船用低速柴油机的增压压力在 0.3MPa 上下。二、废气能量分析 四冲程柴油机的废气能量 二冲程柴油机的废气能量 定压能和脉冲能 脉冲能:是废气由压力pb膨胀到PT的膨胀能1,是一种脉动的速度能，在排气管中以压力波的形式出现，定压能:是废气由压力 pT膨胀到 p0的膨胀能 E2，pk越低，则 E1所占的比例越大；pk越高，则 E2越大。4-3-2 第四章 柴油机的换气与增压 三、废气涡轮增压的两种基本形式 1定压涡轮增压 特点:是进入废气涡轮增压器的废气压力基本上是稳定状态。结构:柴油机各缸的排气管连接到一根共用的容积足够大的排气总管上 优点:涡轮工作稳定，效率高。缺点：定压增压只利用了废气能量中的定压能 E，废气能量利用的就少 柴油机在低负荷时或起动时，必需另设辅助风机。2脉冲涡轮增压 特点：进入废气涡轮增压器的废气压力为脉动状态。结构：各缸排气管经过分组直接与一个或几个废气涡轮相连，排气管短而细，通道要光滑，成流线形，并使涡轮尽量靠近排气口。优点：可以利用脉冲能和定压能，废气的能量利用多。缺点：涡轮在不稳定工况下工作，效率较低。排气干扰和排气管分组 排气干扰：即当某缸进行扫气而相邻缸正好在排气时，排气压力波就会传到扫气缸的排气口处，使该缸排气背压升高，从而严重影响该缸扫气的正常进行 4-3-3 第四章 柴油机的换气与增压 3 两种增压方式比较(1)废气能量的利用。(2)涡轮的工作性能。(3)增压系统的布置。(4)管理上的要求。(5)柴油机的加速性及低负荷性能。结论：低、中增压：脉冲增压可以更多地利用废气能量。绝大多数采用脉冲增压。高增压：定压能 E2的比例增高，脉冲增压在废气能量利用方面的优势不存在了，而在结构、布置、涡轮效率等方面的问题上升为第一位的。因此，在高增压时均采用定压增压。定压增压是目前增压系统的发展方向。4-3-4 第四章 柴油机的换气与增压 四、其他增压形式 1 脉冲转换增压 适用：气缸数为 4 的整数倍的柴油机。2 多脉冲增压 适用：缸数越多（多于 7 缸），效果越好。4-3-5 第四章 柴油机的换气与增压 3 模件式脉冲转换增压(单管脉冲增压，MPC)工作原理：排气管由每个均相同的带有引射喷管的单管脉冲转换器组成，在排气管的末端有一个扩压器，把气体的动能转变为压力能，而后进入涡轮机按定压工作。优点：排气管布置简单，又不受柴油机缸数限制。4-3-6