柴油機(jī)進(jìn)氣增壓系統(tǒng)淺析.pdf

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)暈趣’窟：靠柴油機(jī)進(jìn)氣增壓系統(tǒng)淺析墅劉述通，柳德義，黃安華(65066部隊(duì))；摘要：增壓技術(shù)是提高傳統(tǒng)能源利用效率和節(jié)能減排的有效手段之一，論述應(yīng)用于柴油機(jī)；i上的渦輪增壓系統(tǒng)、機(jī)械增壓系統(tǒng)、可變截面渦輪增壓系統(tǒng)、雙渦輪增壓系統(tǒng)和機(jī)械增壓+渦輪增；j壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、主要優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用情況，指出未來(lái)柴油機(jī)增壓系統(tǒng)的發(fā)展方向。；關(guān)鍵詞：渦輪增壓；機(jī)械增壓；可變截面當(dāng)前國(guó)家推行新能源的力度很大，但是居高不如圖1所示，主要由渦輪、噴嘴環(huán)、渦輪機(jī)外殼、轉(zhuǎn)的成本使得新能源在短期內(nèi)難以替代傳統(tǒng)能源，子軸、全浮軸承、中間殼體、擴(kuò)壓室、壓氣機(jī)葉輪及統(tǒng)能源在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將

2、占據(jù)主導(dǎo)地位。因壓氣機(jī)外殼等部分組成。渦輪室進(jìn)氣口與排氣歧管，在國(guó)家節(jié)能減排的大背景下，提高傳統(tǒng)能源利相連，排氣口接在排氣管上；壓氣機(jī)室進(jìn)氣口與空效率無(wú)疑是一個(gè)最佳的選擇，而采用增壓技術(shù)則氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上。渦輪提高柴油機(jī)工作效率的一個(gè)很好的方法。和葉輪分別裝在渦輪室和壓氣機(jī)室內(nèi)，二者用轉(zhuǎn)子目前柴油機(jī)上所采用的增壓技術(shù)主要有：一是軸剛性連接，轉(zhuǎn)子軸兩端由兩個(gè)浮動(dòng)軸承支撐。柴皇)渦輪增壓系統(tǒng)；二是機(jī)械增壓系統(tǒng)；三是可變油機(jī)工作時(shí)排出的具有一定壓力的高溫廢氣沿著面渦輪增壓系統(tǒng)；四是雙渦輪增壓系統(tǒng)；五是機(jī)排氣歧管進(jìn)入渦輪室內(nèi)喇叭口形的噴嘴環(huán)上，提高增壓+渦輪增

3、壓系統(tǒng)。無(wú)論采用哪種增壓系統(tǒng)，其，．作原理大致是相同的，只是在匹配和工作性能方＼／／318。有所差異。增壓系統(tǒng)的工作原理是：將柴油機(jī)進(jìn)遵釅糝支9霉系統(tǒng)中的空氣壓縮后再引入氣缸，壓縮后的空氣度更大，單位體積所含的氧分子更多，按照理論l『燃比混合，需要噴入更多的燃油，這樣就能在排。／不變的情況下得到密度和質(zhì)量更大的可燃混合，經(jīng)過(guò)燃燒后就能獲得更多的熱能，從而轉(zhuǎn)換出迅礫熱-。攀大的動(dòng)力。另外，由于進(jìn)入的空氣量充足，其燃燒∑更為徹底。f；鰍粼釤渦輪增壓系統(tǒng)f纊胃飛；【結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理。E渦輪增壓系統(tǒng)(TurboCharge)是目前柴油機(jī)采用最多的一種增壓技術(shù)。渦輪增壓柴油機(jī)通常在

4、其后端安裝有一個(gè)廢氣渦輪增壓器，廢氣渦輪增壓器實(shí)質(zhì)是一個(gè)空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加柴油機(jī)進(jìn)氣量。廢氣渦輪增壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1．排氣歧管2．噴嘴環(huán)3．渦輪4．渦輪機(jī)外殼5．轉(zhuǎn)子軸6．全浮軸承7．中間殼體8．?dāng)U壓室9．壓氣機(jī)葉輪10．壓氣機(jī)外殼11．進(jìn)氣歧管A．進(jìn)氣流B．排氣流圖1廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)組成及工作原理簡(jiǎn)圖作者簡(jiǎn)介：劉述通(1952一)，男，四川安岳人，教授，研究方向：柴油機(jī)的教學(xué)及研究?！ぁ?——47·--——萬(wàn)方數(shù)據(jù)卻∞捌np^∞工程機(jī)械第42卷2011年4月噴射進(jìn)度后按一定的方向噴射到渦輪上．使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高．渦輪轉(zhuǎn)速就越

5、高，最高可達(dá)200000rhmn。廢氣通過(guò)渦輪直徑的rfl心部位流出，再經(jīng)過(guò)排氣管和消聲器排出機(jī)外。在渦輪旋轉(zhuǎn)的間時(shí)壓氣機(jī)111輪也以相同的速度旋轉(zhuǎn)，將經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾的新鮮空氣吸人壓氣機(jī)室內(nèi)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將吸人的空氣甩向葉輪邊緣，增加空氣的速度和骶力后．使奠進(jìn)人形狀為進(jìn)u小出幾大的擴(kuò)壓室，使空氣流速降低而壓力增火，再繼續(xù)通過(guò)斷而由小逐漸變大的環(huán)形壓氣機(jī)外殼，使壓力繼續(xù)升高，最后高j=；【：氣流(180—200kPa)通過(guò)進(jìn)氣歧管進(jìn)人氣缸中。這樣就大大提高了柴油機(jī)的充氣系數(shù)，進(jìn)而增大氣缸內(nèi)的噴油量．使柴油機(jī)能夠輸m更大的功率和轉(zhuǎn)矩。1．2主要優(yōu)點(diǎn)一般而言，加裝渦輪增壓系

6、統(tǒng)的柴油機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩可提高20％～100％，這樣可以使小排量的柴油機(jī)達(dá)到夫排量柴油機(jī)的動(dòng)力性，可使柴油機(jī)質(zhì)量變得更輕．燃燒更徹底，油耗更低，排放的廢氣污染物也相對(duì)較少。另外，它小會(huì)額外地消牦柴油機(jī)功率，使用經(jīng)濟(jì)性較好。1．3主要缺點(diǎn)渦輪增壓系統(tǒng)最人的缺點(diǎn)是渦輪遲滯二因?yàn)闇u輪增壓器的渦輪需要靠排氣能量驅(qū)動(dòng)，所以當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，排氣能量往往比較小，此時(shí)有可能無(wú)法驅(qū)動(dòng)增壓器．而且增壓渦輪越大，渦輪就越難以被驅(qū)動(dòng)，造成的結(jié)果就是，當(dāng)渦輪增壓器小上作(低轉(zhuǎn)速．I500～2500rhnin以下)時(shí)．渦輪增壓柴油機(jī)的動(dòng)力甚至?xí)∮谝慌_(tái)同排垃的自然吸氣柴油機(jī)。此外，由十渦輪增J卡器葉輪

7、的慣性作用．葉輪對(duì)油fJ的驟時(shí)變化反應(yīng)滯后．通常會(huì)卅現(xiàn)加速后動(dòng)力提升踉不上．瓶且在增壓器介入l一作時(shí)動(dòng)力輸出有交兀感，其次是渦輪增壓器的r作溫度較高(400～650℃)，對(duì)潤(rùn)滑條件和使_f1J要求電較高．同時(shí)較高的1_作溫度會(huì)提高進(jìn)氣溫度，降低充氣密度，所以多數(shù)渦輪增壓柴油機(jī)采用了加裝冷卻器的力法束降低工作溫度，此技術(shù)被稱(chēng)為渦輪增壓中冷技術(shù)。2機(jī)械增壓系統(tǒng)2．1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)殛工作原理機(jī)械增壓系統(tǒng)(SuperCharge．)與渦輪增壓系統(tǒng)的原理是致的，只是其驅(qū)動(dòng)力的米矩不同．渦輪增壓系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源是柴油機(jī)排出的高溫廢氣，