|
技術與安全知識 |
康明斯發動機渦輪增壓器的工作原理和使用環境 |
增壓器應指發動機進氣增壓器，包括三種形式：廢氣渦輪增壓器、機械渦輪增壓器、電輔助渦輪增壓器。通過增壓器壓縮空氣，提高發動機的進氣密度，從而可以提高發動機的升功率。同時由于發動機的混合燃燒調節得到了改善，提高了燃燒效率，還可以起到節省燃油和降低排放的效果。是現代發動機的一項重要的技術進步。現在應用最普遍的就是發動機廢氣渦輪增壓器，下面我們具體講解發動機廢氣渦輪增壓器的工作原理。
一、渦輪增壓器工作原理
1、利用柴油發電機排出的高溫高速廢氣推動渦輪高速旋轉，同時帶動與渦輪同軸的壓氣機高速旋轉，提高進氣壓力，提高進氣密度，增加進氣量。
2、自然吸氣柴油發電機組的進氣壓力較低，進氣壓力往往只能到達0.7bar，通過增壓后可以將增壓壓力提升到1.5bar。
3、渦輪增壓技術其中最明顯的就是“滯后響應”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，即使經過改良后的反應時間也要1.5秒左右，使柴油發電機延遲改變輸出功率。這樣，如果急加速，就會感覺柴油發電機使不上勁。
4、低慣量帶旁通閥高效增壓器：轉動慣量小、低速反應快、壓氣效率高。有效減少了NOx 的排放，降低了CO的排放，改善柴油發電機排放，使柴油發電機低速扭矩足夠大。大大改善柴油發電機的低速性能（較低熱負荷；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∶發動機排出的廢氣（即發動機與增壓器之間屬于氣動聯接）。
6、廢氣渦輪增壓器的輪子之所以能高速旋轉，完全取決于柴油機排出廢氣量的多少、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動渦輪，帶動與渦輪同軸的壓氣機葉輪高速旋轉，壓氣機將壓縮了的空氣推入柴油機氣缸，增加了發動機的空氣量，在壓力和流速的推動下，使燃燒更充分，從而提高了發動機的功率、降低了燃油消耗，同時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的排量和轉速的情況下，提高動力性、經濟性和降低排放的有效手段，也是柴油機的發展趨勢。
9、在高原地區，由于空氣稀薄，非增壓機的功率就會明顯下降。增壓器在高原運行時隨著海拔高度的升高，其轉速也會升高，增壓壓力就會升高。而增壓機由于這些自身的調節，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、發動機的廢氣驅動，提高發動機的燃油經濟性。
2、渦輪帶動壓氣機工作，提高發動機的動力性和性能。
3、增加汽缸的進氣壓力和密度，給予發動機高原功率補償。
4、增強汽缸內燃燒，降低排放，減少環境污染。
三、渦輪增壓器的工作環境
1、工作溫度500-700℃。
2、工作轉速最高可達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境。
三、增壓器的應用
1、飛機增壓器
活塞式航空發動機借以增加氣缸進氣壓力的裝置。進入發動機氣缸前的空氣先經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，從而增大發動機功率。裝有增壓器的發動機除能輸出較大的起飛功率外，還可改善發動機的高度特性。
2、柴油機用增壓器
所謂增壓就是將空氣在供入氣缸之前預先壓縮，以提高空氣密度、增加進氣量的一項技術。目的在于增加充氣量、提高功率、改善經濟性、改善排放。
以上所有的數據均是基于柴油發電機組帶燃油泵、水泵、機油泵、空濾器和消聲器運轉時獲得的，但不帶有充電機、空壓機、風扇、選用設備和驅動件。
以上所有的數據都是基于ISO 3046標準參考的條件—海拔110m（361ft），大氣壓力100kPa（29.53inHg），進氣溫度25℃ (77°F)，相對濕度30%，使用標準No.2號柴油或符合ASTM D975的柴油。
