发布时间 : 星期四 文章内燃机原理（精品讲义）更新完毕开始阅读
将各缸岐管中的脉冲气流直接导入涡轮机中，以尽量减小定压系统废气汇集到总管时出现较大不可逆膨胀的能量损失。但是，各缸歧管独自接入涡轮，结构庞杂，也无法布置。实际上是将排气互不重叠的几个缸合为一组，由较细的公用排气管导入涡轮。图示的六缸机，就是将相位相隔240。曲轴转角，排气互不干扰的三个缸(1、2、3缸和4、5、6缸)合为一组，共两组，称为三脉冲系统。这样一来，废气仍保持脉冲波的变速状态冲击涡轮。涡轮机前的压力是脉动变化的，其能量利用比定压系统好。 3. 两种系统的比较
1） 定压系统由于废气流入总管造成强烈的节流和不可逆膨胀损失，可用能利用率低。特别在降低增压比、加大喷嘴环的流通截面时，涡轮机前的总管压力pk下降，能量损失更大。脉冲系统正是为了降低这一损失而开发的。由于不存在大容积的集气总管，理论上应不出现不可逆膨胀损失。增压比愈低，定压系统损失的能量比例愈大，两种系统能量利用率的差距就愈显著。
2） 脉冲系统对扫气作用有明显的好处。因为气门重叠的扫气期中，脉冲系统已基本排空，pk值处于低谷；而定压系统由于pk波动不大，所以扫气压差pb—pk要低于脉冲系统。 3） 定压系统由于有较大容积的集气总管，所以动态过程的响应比脉冲系统慢，对加速性能，排污性能都不利。此外，低速时，定压系统增压比降低，能量利用率更不如脉冲系统，因此低速转矩特性也变差。
4） 从涡轮机的效率来看，脉冲系统绝热效率要低于定压系统。这是因为，定压系统在涡轮前的压力恒定，喷嘴环为全周稳定人流；而脉冲系统在涡轮前的压力与温度都周期陛变动，进入叶片的气流方向也周期性改变，从而造成局部气流的撞击损失，有时还出现郎分进气损失。
5） 脉冲系统的瞬时最大流量要高于定压系统的稳定流量，因此脉冲涡轮的尺寸较大，排气管结构复杂，有的装用脉冲系统的多缸机，不得不采用几个增压器。 五．涡轮增压柴油机性能分析 1. 涡轮增压柴油机的性能优势 1) 提高动力性能 2) 改善经济性 3) 改善排放性
4) 降低燃烧噪声及排气噪声 5) 降低制造成本
2. 涡轮增压柴油机的性能弱点 1) 增大热负荷与机械负荷
2) 低速转矩特性与动态性能下降 3) 小型车用增压器效率偏低
六．汽油机涡轮增压技术的难点及解决措施 1. 汽油机增压的难点 1) 爆燃倾向增大 2) 热负荷加重 3) 增压器布置困难 4) 动态响应迟缓加大 5) 对增压器要求更高 2. 解决措施
1) 采用汽油机点控技术 2) 增压中冷
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3) 采用增压压力控制系统
§ 4.7 二冲程发动机的换气过程
一．二冲程发动机的换气过程与性能特点 1．换气过程
二冲程发动机的换气过程分三个阶段： 1）自由排气阶段
从排气孔开启的oe起，大约到扫气孔开启的os止。排气孔刚打开时，缸内压力约0．3～O．6MPa，燃气以音速流出，稍后变为亚音速自由排气。到扫气孔打开时，压力已降到0．11～O．13MPa，逐步过渡到强制排气状态。自由排气阶段时间很短，但却排出燃气总量的70%～80％。 2）扫气与强制排气阶段
从扫气孔开启的0s起，到扫气孔关闭的od止。此阶段利用扫气压力将废气强制排出缸外，同时也由扫气孔将曲轴箱中的新鲜充量充入气缸，完成向气缸的充气过程。也就是说，缸内的扫气与进气基本上是同步进行的。 3) 排气或进气的补充阶段
对于曲轴箱扫气机型而言，从扫气孔关闭的od起，到排气门关闭的oc为止，还要补充进行部分排气；而对于利用排气门直流扫气的机型，可以使排气门关闭之后，扫气孔才关闭。这时，可以充分利用扫气的惯性来补充进气以提高充量系数。 2．二冲程机与四冲程机相比有下述特点
1） 二冲程机进、排气重叠时期(扫气期)可长达换气时期的70％～80％，而换气过程总延续角又比四冲程机小得多。以上两点表明，二冲程机换气时间既短，而新鲜充量与废气又长期掺混，所以换气质量不高，残余废气系数虫较大，又有大量新气流失。 2） 二冲程机由于下止点前65。～75。就开始排气，所以膨胀作功到此基本终止(只保持低压作功段)。这一点相当于有效工作行程减小，再加之扫气要耗费较多的能量，所以其指示热效率明显低于四冲程机，燃油消耗率较高。
3） 二冲程机变工况运行时，换气过程变化较大，易于偏离优化匹配状态，所以二冲程机变工况运行时的性能较差。 4)二冲程汽油机由于扫气时新鲜混合气的逸出，不仅使经济性变差，也使HC排放量增加。
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图4-33 曲轴箱扫气式二冲程发动机结构与相位图
二．扫气系统基本类型 1. 横流扫气
1排气口与扫气口排列在气缸相对两壁上，气口中心线相互平行或通过气缸中特点：○
心。
2结构简单、制造方便，扫、排气口布置在气缸两侧，对减小内燃机长度尺寸有 ○
利。
3换气效果不好，扫气孔开启后，气流易形成涡流，使废气不易排出，以及旁通 ○
损失较大。
4气缸、活塞受热不均匀，易产生变形；扫气压力使活塞单边磨损 ○
2. 回流扫气
特点：扫气口不是正对着排气口设置，扫气效果比横流扫气好的多。 3. 直流扫气
1扫气空气的主流沿气缸轴线运动，新鲜空气与废气不相混，换气品质最好。 特点：○
2活塞受扫气空气冷却，工作条件好。 ○
3可实现过后充气。 ○
4结构复杂。 ○
三．换气质量的评价指标 1. 扫气系数Φs
换气结束后留在气缸内的新鲜充量的质量m1与缸内工质总质量m0之比值，即
?s?m1/m0?m1/?m1?mr??1/?1??r?
式中，没m1和Φr分别是残余废气量与残余废气系数。 该指标直接反映了废气清除的好坏。 2. 过量扫气系数（给气比）Φb
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每循环由扫气孔流出的新鲜充量的质量mk与按气缸排量计算的理论充量的质量ms?的比值。ms?可按大气压力或扫气压力来计算。
?b?mk/ms?
该指标反映了每循环消耗新气量的多少。 3. 充量系数Φc
对二冲程机，要求在尽可能小的过量扫气系数之下，获得尽可能高的扫气效率。
第五章 燃烧基础知识
§5.1 燃烧现象及其分类
一、 燃烧现象
一个完整的燃烧过程应包括着火和燃烧两部分。
燃烧：是指燃与氧化剂进行剧烈放热的氧化反应过程。燃烧过程中往往伴有复杂的传热、传质、化学反应和流动现象。
着火：是指可燃混合气在一定的压力p、温度T、浓度Φa条件下，其氧化反应速度突然加速，以至出现火焰的现象。
内燃机中燃烧的两个特点：非稳定燃烧；高速燃烧。 二、 燃烧现象分类 两种燃烧方式比较：
1扩散燃烧速度取决于燃料与空气的混合速度；预混合燃烧速度取决于化学反应速度○
（即T、Φa）
2扩散燃烧能完全燃烧的Φa≥1 .2，且在Φa>6.8（空燃比大于100）时也能稳定燃烧，预○
混合燃烧的Φa=0.8~1.2，难以稀燃。
3扩散燃烧易产生碳烟，燃烧为“有焰燃烧“，而预混合燃烧无碳粒燃烧问题，火焰呈○
均匀透明的蓝色，因此也称“无焰燃烧”。
4预混合燃烧由于燃前已形成可燃混合气，有回火的危险；而扩散燃烧一般无此危险。○
§5.2 可燃混合气的着火与着火理论
一、 热着火理论 1． 着火条件
假定容积为V的封闭容器中装有混合均匀的可燃混合气，环境温度为T0，反应放热量与容器向外散走的热量分别为q1、q2，则单位时间内反应放热量为：
?dq1?C1eRT dtE式中，C1—与分子反应热及气体压力有关的系数 E—反应活化能
单位时间通过容器壁向外散走的热量为：
dq2?AF?T?T0? dt
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