242恒壓增壓原理

使用恒壓渦輪增壓，所有氣缸的排氣口都連接到一個排氣歧管，其體積足夠大，以確保其壓力幾乎恒定。汽缸處的非定常排氣過程在渦輪處被阻尼為定常流。隻需要使用一個渦輪增壓器，從排氣歧管的一個入口，但經常會安裝幾個較小的單元，以便在渦輪增壓器故障時可以獲得合理的增壓壓力。恒壓係統的一個主要優點是渦輪的進口條件是穩定的和已知的，因此渦輪可以匹配在指定的發動機條件下以最佳效率運行。其主要缺點是進入渦輪的可用能量較低，因為脈衝能量沒有得到充分利用。在圖2.18中，麵積78-10-11為汽輪機可用的能量，因此麵積5-7-13表示的能量不能使用。這種能量並沒有損失，因為能量損失隻發生在傳熱中，但由於在減壓過程中沒有做功5-7，它代表了潛在的渦輪功的損失。

通常，一個恒壓排氣歧管將由一個大直徑的管道沿著發動機的排氣側運行，每個排氣口連接到它通過短短的短管。在“v”形發動機上，大口徑管彙通常位於與進氣閥和管彙安排在外麵的銀行之間。

排氣歧管的體積應足以將壓力脈動降至一個較低的水平。因此，所需的體積將取決於氣缸釋放壓力(點5)和從每個氣缸依次排出的廢氣脈動的頻率。脈衝幅度將是發動機負載(b.m.e.p.或增壓壓力)、排氣門或排氣口開啟的時間、渦輪麵積和排氣歧管體積的函數。頻率將取決於氣缸的數量。

發動機轉速的影響將不那麼顯著，因為每個氣缸的排氣過程的持續時間將相對恒定的曲柄角度，而不是時間，並且渦輪麵積將被選擇作為一個匹配的運行速度和負載。因此，給出歧管體積應為發動機總掃掠體積的x倍的精確規則是不恰當的。顯然，在氣缸數量較少的發動機上，x會比在氣缸數量較多的發動機上更大，它的值將在可接受的安裝總容積和抑製脈衝所需容積之間進行折衷。然而，對於指導，它可以說明，體積通常將在1.4到6倍的總掃掠體積的發動機。

如果排氣歧管體積不夠大，“排氣”或從氣缸排出的排氣脈衝的第一部分將提高歧管中的總壓力。由於所有的氣缸都連接到同一個排氣歧管上，當一個氣缸的排氣脈衝到達歧管時，另一個氣缸的排氣過程就接近尾聲，這是不可避免的(如果發動機有三個以上的氣缸)。後一缸的壓力將是低的，因此任何增加的排氣歧管壓力將阻礙其排氣過程。當氣缸的進氣閥和排氣閥或端口部分打開，並且依靠空氣的通流來清除燃燒產物時，這一點尤為重要。排氣歧管壓力的上升，在這個時候，幾乎是不可避免的在一個發動機與三個汽缸，除非體積很大。這對於二衝程發動機來說尤為重要，因為如果排氣壓力超過進氣壓力，發動機就根本無法運行。

任何熱量損失從排氣歧管將導致減少能源可用在渦輪增壓器渦輪，因此它是明智的絕緣歧管。當考慮到歧管的大表麵積時，這種絕緣可以顯著增加渦輪增壓器壓氣機提供的升力就不足為奇了。

從純粹實用的觀點來看，排氣歧管是簡單的構造，盡管它可能是相當龐大的，特別是相對於小型發動機與少數氣缸。然而，對於有多個氣缸的大型發動機，可以方便地將所有氣缸連接到一個共同的排氣歧管，在頂部或兩端安裝一個渦輪增壓器。恒壓係統的一個主要缺點是使用了一個體積很大的排氣歧管。當發動機負荷突然增加或需要發動機轉速迅速增加時，大體積內的壓力緩慢上升。因此，汽輪機的可用能量隻能逐漸增加。渦輪增壓器和發動機的響應將會很差。恒壓渦輪增壓係統的較差的響應限製了它在需要頻繁負載(或速度)變化的應用場合的應用。

增壓係統僅通過進氣歧管的增壓壓力和溫度以及排氣歧管的壓力三個參數對發動機產生影響。因此，當考慮渦輪增壓係統時，這些因素是必須檢查的。前兩個因素的影響是顯而易見的。排氣歧管壓力的重要性取決於渦輪增壓發動機是四衝程還是二衝程。這一主題將在稍後詳細討論，但在比較渦輪增壓係統時，考慮幾種安排可能會使一定的增壓壓力得以發展是有用的。通過考慮排氣歧管壓力的發展及其對發動機性能的影響，可以比較不同係統的優點。

考慮渦輪增壓器在恒定排氣壓力下的能量平衡，很容易推導出排氣歧管壓力(P3)和增壓壓力(P2)之間的關係。因此，壓縮機功率必須等於渦輪功率和渦輪增壓器機械效率的乘積

通過渦輪的質量流量(mt)必須等於通過壓縮機的質量流量(mc)加上燃油流量(rhf)，如果忽略活塞的吹過，因此m{= mc + nif或

式中AFR =空燃比。

結合等式(2.14)(2.18)(2.23)(2.24)得到

Pq2阿寶1

繼續閱讀:《經濟學季刊》上發表的會計師[r03T017 225

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