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技術(shù)與安全知識 |
康明斯發(fā)動機(jī)渦輪增壓器的工作原理和使用環(huán)境 |
增壓器應(yīng)指發(fā)動機(jī)進(jìn)氣增壓器，包括三種形式：廢氣渦輪增壓器、機(jī)械渦輪增壓器、電輔助渦輪增壓器。通過增壓器壓縮空氣，提高發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣密度，從而可以提高發(fā)動機(jī)的升功率。同時(shí)由于發(fā)動機(jī)的混合燃燒調(diào)節(jié)得到了改善，提高了燃燒效率，還可以起到節(jié)省燃油和降低排放的效果。是現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的一項(xiàng)重要的技術(shù)進(jìn)步。現(xiàn)在應(yīng)用最普遍的就是發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓器，下面我們具體講解發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓器的工作原理。
一、渦輪增壓器工作原理
1、利用柴油發(fā)電機(jī)排出的高溫高速廢氣推動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動與渦輪同軸的壓氣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，提高進(jìn)氣壓力，提高進(jìn)氣密度，增加進(jìn)氣量。
2、自然吸氣柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)氣壓力較低，進(jìn)氣壓力往往只能到達(dá)0.7bar，通過增壓后可以將增壓壓力提升到1.5bar。
3、渦輪增壓技術(shù)其中最明顯的就是“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩，即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.5秒左右，使柴油發(fā)電機(jī)延遲改變輸出功率。這樣，如果急加速，就會感覺柴油發(fā)電機(jī)使不上勁。
4、低慣量帶旁通閥高效增壓器：轉(zhuǎn)動慣量小、低速反應(yīng)快、壓氣效率高。有效減少了NOx 的排放，降低了CO的排放，改善柴油發(fā)電機(jī)排放，使柴油發(fā)電機(jī)低速扭矩足夠大。大大改善柴油發(fā)電機(jī)的低速性能（較低熱負(fù)荷；較低的氣缸壓力；更大的功率；低的燃油耗率）。
5、渦輪增壓器能量的來源∶發(fā)動機(jī)排出的廢氣（即發(fā)動機(jī)與增壓器之間屬于氣動聯(lián)接）。
6、廢氣渦輪增壓器的輪子之所以能高速旋轉(zhuǎn)，完全取決于柴油機(jī)排出廢氣量的多少、廢氣的溫度和壓力（即廢氣的能量）。
7、渦輪增壓器利用這些廢氣的能量驅(qū)動渦輪，帶動與渦輪同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)將壓縮了的空氣推入柴油機(jī)氣缸，增加了發(fā)動機(jī)的空氣量，在壓力和流速的推動下，使燃燒更充分，從而提高了發(fā)動機(jī)的功率、降低了燃油消耗，同時(shí)還減少了有害物的排放，降低了噪音。
8、增壓是在沒有增加柴油機(jī)的排量和轉(zhuǎn)速的情況下，提高動力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排放的有效手段，也是柴油機(jī)的發(fā)展趨勢。
9、在高原地區(qū)，由于空氣稀薄，非增壓機(jī)的功率就會明顯下降。增壓器在高原運(yùn)行時(shí)隨著海拔高度的升高，其轉(zhuǎn)速也會升高，增壓壓力就會升高。而增壓機(jī)由于這些自身的調(diào)節(jié)，功率不會明顯下降。
增壓器工作原理圖
二、渦輪增壓器的好處
1、發(fā)動機(jī)的廢氣驅(qū)動，提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。
2、渦輪帶動壓氣機(jī)工作，提高發(fā)動機(jī)的動力性和性能。
3、增加汽缸的進(jìn)氣壓力和密度，給予發(fā)動機(jī)高原功率補(bǔ)償。
4、增強(qiáng)汽缸內(nèi)燃燒，降低排放，減少環(huán)境污染。
三、渦輪增壓器的工作環(huán)境
1、工作溫度500-700℃。
2、工作轉(zhuǎn)速最高可達(dá)26000r/min。
3、工作油壓0.2~0.5MPa。
4、可適用振動條件。
5、可適用惡劣的工作環(huán)境。
三、增壓器的應(yīng)用
1、飛機(jī)增壓器
活塞式航空發(fā)動機(jī)借以增加氣缸進(jìn)氣壓力的裝置。進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸前的空氣先經(jīng)增壓器壓縮以提高空氣的密度，使更多的空氣充填到氣缸里，從而增大發(fā)動機(jī)功率。裝有增壓器的發(fā)動機(jī)除能輸出較大的起飛功率外，還可改善發(fā)動機(jī)的高度特性。
2、柴油機(jī)用增壓器
所謂增壓就是將空氣在供入氣缸之前預(yù)先壓縮，以提高空氣密度、增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)技術(shù)。目的在于增加充氣量、提高功率、改善經(jīng)濟(jì)性、改善排放。
以上所有的數(shù)據(jù)均是基于柴油發(fā)電機(jī)組帶燃油泵、水泵、機(jī)油泵、空濾器和消聲器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得的，但不帶有充電機(jī)、空壓機(jī)、風(fēng)扇、選用設(shè)備和驅(qū)動件。
以上所有的數(shù)據(jù)都是基于ISO 3046標(biāo)準(zhǔn)參考的條件—海拔110m（361ft），大氣壓力100kPa（29.53inHg），進(jìn)氣溫度25℃ (77°F)，相對濕度30%，使用標(biāo)準(zhǔn)No.2號柴油或符合ASTM D975的柴油。
