|
新聞主題 |
柴油發電機采用渦輪增壓器的特點 |
摘要：搭載渦輪增壓柴油發電機組給人的印象是比搭載自然吸氣柴油發電機組強很多。使用渦輪增壓器的柴油發電機的最大輸出功率可以增加約40%甚至更多。此外，采用增壓技術后，柴油發電機可以提高燃油經濟性，減少廢氣排放。這是渦輪增壓柴油發電機優缺點中最重要的優點。渦輪增壓柴油發電機的增壓裝置并不復雜，由渦輪室和增壓器組成。渦輪室的進氣口與柴油發電機排氣歧管相連，排氣口與排氣管相連。增壓器的進氣口連接空空氣過濾管，出氣口連接進氣歧管。最后，渦輪和葉輪分別安裝在渦輪室和增壓器中，并同軸剛性連接。
1．進氣壓力增加
渦輪增壓器是一種利用排氣而不是柴油發電機動力推動空氣泵或壓氣機的裝置，由空氣泵將增多的空氣壓入汽缸。柴油和汽油柴油發電機上都可采用渦輪增壓器。圖1所示為渦輪增壓柴油發電機中空氣和排氣的典型簡圖。高速排氣從排氣門出來，穿過一個渦輪驅動的泵，推動排氣渦輪快速轉動，而排氣渦輪又帶動進氣壓氣機快速轉動。隨著壓氣機渦輪的轉動，它吸入了大量新鮮空氣。進氣被加壓并被壓入進氣門。進氣歧管中的升壓過程被稱為增壓（Boost）。增壓可以在進氣歧管中產生較高的壓力，壓力因廠家而異。
|
圖1 柴油發電機渦輪增壓器實例 |
2．功率提高
如果增加了相應數量的燃油，就會使功率大幅升高。圖2中給出了渦輪增壓柴油發電機和自然吸氣柴油發電機之間對比的曲線圖，轉矩和功率在整個轉速范圍內都提高了。例如，在5000／min處，自然吸氣柴油發電機產生大約80hp（1hp≈0.735kW，1lbf．ft≈1.35N．m）的功率。但在這個轉速下，渦輪增壓柴油發電機可以產生大約140hp的功率。
|
圖2 柴油發電機增壓后功率和轉矩增加 |
3．渦輪增壓機械部件強化與廢氣能量
（1）部件強化
渦輪增壓柴油發電機內部需要有一些變化，包括強化活塞、使用不同的活塞環，以及確保軸承能夠承受更大的負荷。但是，渦輪增壓和非渦輪增壓柴油發電機都采用相同的壓縮比和排放物及電子控制裝置。
（2）廢氣能量分析
柴油機排出的廢氣具有一定的溫度和壓力。它所含的熱量約占燃油燃燒放出熱量的30％～37％，因此研究廢氣的能量及其有效利用是增壓技術中的重要問題。
在理論上所能作的功為面積b-1-f-b，也就是排氣開始時廢氣中的可用能。在換氣過程中獲得的能量為面積4-g-i-1-4。這部分能量對四沖程柴油機包括強制排氣過程中的活塞推出功和燃燒室掃氣階段進入排氣管的掃氣空氣所具有的能量兩部分；而二沖程柴油機這部分能量為掃氣期間掃氣空氣所作的功。值得注意的是，二沖程柴油機在排氣開始后活塞繼續下行，獲得膨脹功，使廢氣可用能減少；在換氣過程中沒有活塞推出功補充廢氣能量，并且廢氣中摻混有很多掃氣空氣，使渦輪前氣體溫度降低，因而廢氣中的能量較少。
根據在廢氣渦輪中能量的利用情況，通常把廢氣的能量分成兩部分：一部分是廢氣由壓力膨脹到膨脹能，稱之為脈沖能。它是一種脈動的速度能，在排氣管中以壓力波的形式出現。另一部分是廢氣由壓力膨脹到的膨脹能比，稱之為定壓能（亦稱勢能）。廢氣能量是脈沖動能和定壓能之和。能量在總能量中所占的百分數隨著增壓壓力的不同而不同。
4．進、排氣管道變化
使用渦輪增壓器后，進氣管道就有所改變。排氣通過排氣歧管并進入渦輪增壓器的排氣渦輪。從排氣渦輪開始，排氣通過排氣系統被送到外界大氣中。 對于汽油機，空氣穿過空氣濾清器被吸入進氣歧管。壓縮空氣通過管道被送到節氣門體裝置。空氣和燃油在這里按照正確的比例混合。 使用了渦輪增壓器后，進氣管路會與典型的非增壓柴油發電機有所不同。這個柴油柴油發電機上進、排氣管路的設計使渦輪增壓器能夠放置在柴油發電機一側，如圖3所示。
|
圖3 增壓柴油發電機進氣管路示意圖 |
5．功率延遲
與渦輪增壓柴油發電機有關的一個問題被稱為延遲。延遲是指渦輪增壓器提高功率所需要的時間，這是節氣門快速打開和實現增壓之間的一個延遲，是從操作者要求額外功率到實際功率產生延遲的時間，這是因為渦輪轉速升高和產生所需的功率需要一定的時間。發電機組上的渦輪增壓器怠速工作轉速為10000／min。在10000～15000Ymin范圍內運轉時增壓最大，效率最高。渦輪增壓器升高到這個最佳效率轉速需要一些時間。
6．渦輪增壓器廢氣旁通閥
廢氣旁通閥與渦輪增壓器連通。廢氣旁通閥用于在渦輪增壓器增壓過高時旁通排氣。增壓過程壓力過大會導致過分爆燃或柴油發電機損壞，甚至毀掉柴油發電機。廢氣旁通閥使排氣繞過排氣渦輪，此時，推動壓氣機渦輪的動力減少。而渦輪增壓器的作用也就減小了，如圖4所示。圖中展示的是位于排氣流中典型的廢氣旁通閥。廢氣旁通閥關閉時，排氣穿過排氣渦輪，柴油發電機現在處于渦輪增壓狀態。廢氣旁通閥打開時，排氣就繞過排氣渦輪。 廢氣旁通閥是常閉的。它打開時旁通排氣，防止過度增壓情況的出現。
當執行器上施加真空時，廢氣旁通閥打開。執行器由廢氣旁通閥控制閥控制，該閥由PCM控制脈動啟閉。在正常工作條件下，控制電磁閥通電，這就是說排氣通過排氣渦輪。
在急加速時，增壓壓力可能會升高。當增壓壓力升高時，其值被歧管絕對壓力（MAP）傳感器感測到。PCM則在增壓值高于15psi時動脈開啟廢氣旁通閥控制閥。當廢氣旁通閥脈動啟閉時，歧管壓力減小。如果出現增壓過大的情況，PCM還將減少供油量。
圖5中展示了裝在渦輪增壓器上的廢氣旁通閥控制閥的控制原理。
|
圖4 柴油機增壓器廢氣旁通閥 |
圖5 柴油機增壓器廢氣旁通閥控制原理圖 |
7．中冷器
中冷器就是一個熱交換器。它交換空氣間的熱量，常用在渦輪增壓柴油發電機上，安裝在渦輪增壓器和燃燒室之間。圖6中展示的就是一個中冷器的例子。當進氣或壓縮空氣被外界空氣冷卻時，它就會變得體積更小或利用外界空氣冷卻壓縮空氣使其密度更大，這就允許將更多的空氣壓縮進入進氣道。中冷器將空氣冷卻后，空氣的密度就加大了。這樣在特定的增壓壓力下，就會有更多的空氣和燃油分子被壓入燃燒室，其結果就是柴油發電機產生要多的功率。
在工作過程中，當空氣被渦輪增壓器增壓時，它的溫度隨之升高。但是，當空氣被送入中冷器后，外界的新鮮空氣會將進氣溫度稍稍降低一些。
|
圖6 柴油機增壓中冷器 |
8．排氣溫度
排氣系統中的熱量會使柴油發電機和排氣系統惡化。隨著要求柴油發電機更高的功率，排氣溫室通常高于1200℉。當柴油發電機配備了渦輪增壓器時，排氣溫度通常稍稍降低一些，如圖7所示。沒有用渦輪增壓器的柴油發電機其排氣溫度在1125～1250℉之間，而典型的渦輪增壓柴油發電機的排氣溫度低到980～1110℉。這個更低的排氣溫度最終延長了排氣門和排氣系統的壽命。
|
圖7 柴油柴油發電機排氣溫度 |
----------------
以上信息來源于互聯網行業新聞，特此聲明！
若有違反相關法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關柴油發電機組技術數據與產品資料，請電話聯系銷售宣傳部門或訪問我們官網：http://www.dhgif.com
- 上一篇：水冷和風冷柴油發動機的優缺點
- 下一篇：機械式速度調節器原理、要求和特性曲線
