增压中冷与柴油机的匹配guo

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1、增压中冷技术在柴油机上的应用天津大学张俊红一、增压中冷系统在柴油机上的应用柴油机能够得到越来越广泛的应用，与柴油机自身的技术的发展是密切相关的，人们对柴油机的要求是：更高的功率密度、更高的热效率和更低的排放。而在这个过程中，增压中冷技术扮演着重要角色。增压中冷技术既是强化内燃机的最有效手段，也对降低内燃机的污染、振动、噪声和提高经济性有积极的影响。一、增压中冷系统在柴油机上的应用由增压器和中冷器两者构成的增压中冷系统，在欧、美、日等国的重型柴油机上已100％装备，在中、小型柴油机上的安装率也已经达到80％

2、，因此增压中冷系统已经成为现代柴油机的基本特征之一。1.1增压方面升功率是衡量内燃机的强化程度的重要指标：其中——平均有效压力；——发动机冲程系数；——发动机标定转速；提高升功率只能通过提高平均有效压力或提高标定转速。对于柴油机来说，提高额定转速会受到燃烧恶化、容积效率和机械效率的急剧降低、使用可靠性降低、工作寿命减短以及发动机振动和噪声加大等原因的限制，所以只能提高平均有效压力。一、增压中冷系统在柴油机上的应用发动机的燃烧过程不仅是消耗燃油的过程，更是消耗空气的过程。因此有效地提高柴油机的平均有效压力，

3、与如何有效地增加柴油机的供气量息息相关。对于自然吸气的内燃机而言，成倍地增加燃油喷射量很容易做到，但是要使所需要的空气量也成倍地增加却非常困难，利用增压技术来提高内燃机的进气密度，为内燃机燃烧提供更多的空气，是解决这一难题的最有为有效的手段。利用内燃机排气携带的能量来驱动涡轮并带动压气机来增加内燃机的进气量的增压方式——涡轮增压应用最广。在提高功率密度、降低排放和油耗等柴油机的主要发展方向上，增压技术都起着重要的作用。一、增压中冷系统在柴油机上的应用废气涡轮增压较自然吸气式柴油机有如下优势：①在发动机重量

4、及体积增加很少的情况下，发动机不需要做重大改变，即很容易提高功率20%—50%。由于涡轮增压压比不受限制，故近年来高增压的趋势越来越明显。高增压时，功率提高甚至可大于100%。②涡轮增压由于回收了一部分废气能量，故增压后柴油经济性也会有明显提高。废气能量的回收提高了经济性，再加上相对减少了机械损失及散热损失，故提高了发动机机械效率和热效率，使发动机涡轮增压后耗油率可降低5%—10%。③涡轮增压发动机对海拔高度变化有较强的适应能力，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少得多，故涡轮增压除了用来提高发动机

5、功率外，还常用于高原发动机恢复功率。④涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故有利于减少污染。一、增压中冷系统在柴油机上的应用1.2中冷方面中冷器的作用就是降低发动机进气温度。其目的有以下几点：①进气的增压过程以及发动机较高的排温通过增压器的热传导都会导致进气温度的上升，而温度的上升就意味着进气密度的降低，因此为了进一步提高进气密度，就需要通过中冷器降低进气温度。 试验结果表明，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降10摄氏度，它的密度约增大3%，当空气燃油消耗率都保持不变时，柴油

6、机输出功率可以提高3％～5％。②降低进气温度会降低燃烧温度从而减少发动机的NOx的生成。③降低进气温度可以提高柴油机效率。也随增压空气每下降10度，发动机效率提高约0.5％。④降低进气温度可降低发动机在相同额定功率下的热负荷和排气温度以及最大爆发压力。在热负荷保持不变的情况下，柴油机由于增压空气温度下降而提高的功率，较空燃比保持不变时的更高。有试验结果表明，在活塞温度相同时，增压空气温度每下降10度，柴油机功率能提高5％。二、增压器相关内容2.1增压器相关历史及概况1905年，瑞士的波希（AlfredBu

7、chi）博士首次提出了“涡轮增压”的概念，并于1909-1912年间，发明增压器。盖瑞特发明涡轮增压器波希（Buchi）于1915年提出了首个涡轮增压柴油机的设计理念。1923年，瑞士ABB公司生产的废气涡轮增压器用于船用柴油机。50年代初，德国工程师KurtBeirer解决涡轮增压器装车问题1954年沃尔沃生产了首台涡轮增压柴油卡车60年代起开始在车用柴油机上大量采用涡轮增压技术从60年代末到70年代，排放法规的实施进一步促进了增压及增压中冷技术的应用与发展，有效地改善了柴油机的效率和降低了NOx的排放

8、二、增压器相关内容2.2增压器结构增压器典型结构二、增压器相关内容2.2.1高工况放气方案是改善车用增压柴油机低速工况的最常用措施。为了确保低速性能，增压器匹配点选在最大转矩点处，柴油机在高速工况工作时，通过旁通放气阀放出涡轮前的一部分废气，以降低增压器转速和压比来限制最大爆发压力。二、增压器相关内容2.2.2变涡轮喷嘴截面方案该方案通过改变喷嘴环叶片的转角位置来改变涡轮流通面积进而控制增压器转速和增压压力。在发动机低速时，通