柴油机进气增压系统浅析.pdf

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1、万方数据晕趣’窟：靠柴油机进气增压系统浅析墅刘述通，柳德义，黄安华(65066部队)；摘要：增压技术是提高传统能源利用效率和节能减排的有效手段之一，论述应用于柴油机；i上的涡轮增压系统、机械增压系统、可变截面涡轮增压系统、双涡轮增压系统和机械增压+涡轮增；j压系统的结构特点、工作原理、主要优缺点及应用情况，指出未来柴油机增压系统的发展方向。；关键词：涡轮增压；机械增压；可变截面当前国家推行新能源的力度很大，但是居高不如图1所示，主要由涡轮、喷嘴环、涡轮机外壳、转的成本使得新能源在短期内难以替代传统能源，子轴、全浮轴承、中间壳体、扩压室、压气机叶轮及统能源在很长一段时间内仍将

2、占据主导地位。因压气机外壳等部分组成。涡轮室进气口与排气歧管，在国家节能减排的大背景下，提高传统能源利相连，排气口接在排气管上；压气机室进气口与空效率无疑是一个最佳的选择，而采用增压技术则气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。涡轮提高柴油机工作效率的一个很好的方法。和叶轮分别装在涡轮室和压气机室内，二者用转子目前柴油机上所采用的增压技术主要有：一是轴刚性连接，转子轴两端由两个浮动轴承支撑。柴皇)涡轮增压系统；二是机械增压系统；三是可变油机工作时排出的具有一定压力的高温废气沿着面涡轮增压系统；四是双涡轮增压系统；五是机排气歧管进入涡轮室内喇叭口形的喷嘴环上，提高增压+涡轮增

3、压系统。无论采用哪种增压系统，其，．作原理大致是相同的，只是在匹配和工作性能方＼／／318。有所差异。增压系统的工作原理是：将柴油机进遵酽糁支9霉系统中的空气压缩后再引入气缸，压缩后的空气度更大，单位体积所含的氧分子更多，按照理论l『燃比混合，需要喷入更多的燃油，这样就能在排。／不变的情况下得到密度和质量更大的可燃混合，经过燃烧后就能获得更多的热能，从而转换出迅砾热-。攀大的动力。另外，由于进入的空气量充足，其燃烧∑更为彻底。f；鳅粼钐涡轮增压系统f纩胃飞；【结构特点及工作原理。E涡轮增压系统(TurboCharge)是目前柴油机采用最多的一种增压技术。涡轮增压柴油机通常在

4、其后端安装有一个废气涡轮增压器，废气涡轮增压器实质是一个空气压缩机，通过压缩空气来增加柴油机进气量。废气涡轮增压器的基本结构及工作原理1．排气歧管2．喷嘴环3．涡轮4．涡轮机外壳5．转子轴6．全浮轴承7．中间壳体8．扩压室9．压气机叶轮10．压气机外壳11．进气歧管A．进气流B．排气流图1废气涡轮增压器的结构组成及工作原理简图作者简介：刘述通(1952一)，男，四川安岳人，教授，研究方向：柴油机的教学及研究。·—-——47·--——万方数据却∞捌np^∞工程机械第42卷2011年4月喷射进度后按一定的方向喷射到涡轮上．使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高．涡轮转速就越

5、高，最高可达200000rhmn。废气通过涡轮直径的rfl心部位流出，再经过排气管和消声器排出机外。在涡轮旋转的间时压气机111轮也以相同的速度旋转，将经过空气滤清器过滤的新鲜空气吸人压气机室内，高速旋转的叶轮将吸人的空气甩向叶轮边缘，增加空气的速度和骶力后．使奠进人形状为进u小出几大的扩压室，使空气流速降低而压力增火，再继续通过断而由小逐渐变大的环形压气机外壳，使压力继续升高，最后高j=；【：气流(180—200kPa)通过进气歧管进人气缸中。这样就大大提高了柴油机的充气系数，进而增大气缸内的喷油量．使柴油机能够输m更大的功率和转矩。1．2主要优点一般而言，加装涡轮增压系

6、统的柴油机功率和转矩可提高20％～100％，这样可以使小排量的柴油机达到夫排量柴油机的动力性，可使柴油机质量变得更轻．燃烧更彻底，油耗更低，排放的废气污染物也相对较少。另外，它小会额外地消牦柴油机功率，使用经济性较好。1．3主要缺点涡轮增压系统最人的缺点是涡轮迟滞二因为涡轮增压器的涡轮需要靠排气能量驱动，所以当柴油机转速较低时，排气能量往往比较小，此时有可能无法驱动增压器．而且增压涡轮越大，涡轮就越难以被驱动，造成的结果就是，当涡轮增压器小上作(低转速．I500～2500rhnin以下)时．涡轮增压柴油机的动力甚至会小于一台同排垃的自然吸气柴油机。此外，由十涡轮增J卡器叶轮

7、的惯性作用．叶轮对油fJ的骤时变化反应滞后．通常会卅现加速后动力提升踉不上．瓶且在增压器介入l一作时动力输出有交兀感，其次是涡轮增压器的r作温度较高(400～650℃)，对润滑条件和使_f1J要求电较高．同时较高的1_作温度会提高进气温度，降低充气密度，所以多数涡轮增压柴油机采用了加装冷却器的力法束降低工作温度，此技术被称为涡轮增压中冷技术。2机械增压系统2．1结构特点殛工作原理机械增压系统(SuperCharge．)与涡轮增压系统的原理是致的，只是其驱动力的米矩不同．涡轮增压系统的动力来源是柴油机排出的高温废气，