渦輪脈沖增壓內(nèi)燃機(jī)

1、渦輪脈沖增壓內(nèi)燃機(jī)渦輪脈沖增壓內(nèi)燃機(jī)摘要：本文將渦輪脈沖增壓內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)進(jìn)行理想化簡(jiǎn)化，得出其在理想狀態(tài)下的pv圖與TS圖，再通過其理想狀態(tài)圖得出它的吸熱和放熱量，從而得出內(nèi)燃機(jī)的效率。由計(jì)算結(jié)果得，其效率比相同情況下沒有增壓過程的混合加熱循環(huán)效率提高10%左右，使能量利用率提高。此外，內(nèi)燃機(jī)的效率會(huì)隨著參量ε，ρ，λ的變化而變化，則必存在某一值使效率有最大值，能量利用率最高。關(guān)鍵詞：增壓；脈沖；能量；吸熱量；熱效率；內(nèi)燃機(jī)1.引言引

2、言在內(nèi)燃機(jī)中，其排氣溫度和壓力表明排氣具有很大的能量利用內(nèi)燃機(jī)排氣的能量，通過渦輪機(jī)和壓氣機(jī)組合在一起的渦輪的增壓裝置就可以用來提高內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力，從而可以大幅度地提高內(nèi)燃機(jī)的功率，改善工作過程，提高各方面的性能。而利用內(nèi)燃機(jī)的高溫排氣在渦輪機(jī)中繼續(xù)膨脹做功，從而驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)而使內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣增壓，提高內(nèi)燃機(jī)工質(zhì)的初始?jí)毫?，這就構(gòu)成了渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)。如圖（圖（1）所示。圖（圖（1）渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)1.1渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的歷史渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的歷史

3、廢氣渦輪增壓技術(shù)在柴油機(jī)上的應(yīng)用約有六十年的歷史。1911年瑞士工程師波希(AIfredBuchi)首先提出了在活塞式向內(nèi)燃機(jī)上采用廢氣渦輪增壓器的原理。1926年瑞士勃朗一波維利(N1BBC)公司設(shè)計(jì)并制成世界上第一臺(tái)廢氣渦輪增壓器，并和一臺(tái)四沖程柴油機(jī)匹配進(jìn)行了增壓試驗(yàn)。但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，渦輪增壓器的效率和壓氣機(jī)的壓比都很低，采用兩級(jí)離心式壓氣機(jī)其壓比Ⅱ才達(dá)到130，而且渦輪增壓器的體積龐大，無法將它作為一個(gè)附件安裝在柴油機(jī)上，

4、因而妨礙了它的推廣和使用。直到四十年代，特別是第二次世界大戰(zhàn)后，生產(chǎn)和制造廢氣渦輪增壓器的技術(shù)才逐步成熟起來。1952年丹麥Bw公司首先在二沖程柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)了純廢氣渦輪增壓，這就促使低速重柴油機(jī)單機(jī)功率迅速增長(zhǎng)。從五十年代中期至六十年代，商船特別是油輪不斷向大型化、高速化方向發(fā)展，柴油機(jī)的增壓度迅速提高，以適應(yīng)柴油機(jī)功率增長(zhǎng)的需要從而出現(xiàn)了直徑為1m單缸功率達(dá)2940kW的超大缸徑巨型船用柴油機(jī)??11.2脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用脈沖渦

5、輪增壓內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用范圍范圍脈沖增壓系統(tǒng)在排氣管中造成盡量大的壓力波動(dòng)，進(jìn)入渦輪機(jī)排氣壓力互不干擾，以盡量改善排氣能量的利用，有利于柴油機(jī)工作過程的組織。這種系統(tǒng)主要采用在低中增壓的廣大中小功率增壓柴油機(jī)上，尤其適用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)。1.3脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)缺脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1.3.1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）廢氣能量利用系數(shù)高，低工礦性能好；(2)掃氣易組織，對(duì)二沖程更有利，有時(shí)可以采用純渦輪增壓系統(tǒng)；（3）加速性能好，，161266

6、2)(????kkTvvTT??62vv?定容過程：2，，?32233TPTP?，6122233TTTPPTk???????623PPPk??????623vvv??定壓過程:3。3?33PP?3333TvTv?6133333TTTvvTk????????，????6233vvvv???絕熱過程為35：?且有kkkkvPvPvPvP22665533??得333256PPvvPP???kkvv???)(6565616655165PPTTv

7、vTvvkk????????其中定壓過程為56?故內(nèi)燃機(jī)循環(huán)熱效率：)()()(161616161661iTTkTTTTkkkkkk?????????????????????=??)1()1(1)k(11k1????????????kk由于56為大氣壓力線，令=0.1MPa0p0p設(shè)其初始溫度為：=（25273）K=298K.0T令其壓縮比：8，定容增壓比：??，預(yù)膨脹比：比熱比3.1??2.1??k=1.4該循環(huán)6點(diǎn)比容設(shè)為，由得：6

8、v666RTvP?kgmkgmPRTv85.0101.0298287336666?????則在整個(gè)過程各點(diǎn)的溫度，壓強(qiáng)，比容如下表：溫度（K）iT壓強(qiáng)Pi（MPa）比容vi（m3kg）6298.00.10.852684.61.840.113890.02.390.1131068.02.390.135431.30.11.23將8，定容增壓比：，預(yù)膨脹??3.1??比：帶入熱效率計(jì)算公式得：2.1??=10.4105=0.5895=58.98