随着生产的发展和技术水平的提高,对柴油机的要求也越来越高,既要求柴油机输出功率要大,经济性要好,并且质量要轻,体积要小。柴油机输出功率的大小,取决于进人汽缸的燃油和空气的数量及热能的有效利用率。由此可知要提高柴油机的输出功率,最经济最有效的办法是增加进入汽缸的空气量,在柴油机汽缸容积保持不变的条件下,增加进入汽缸的空气密度是提高柴油机输出功率的主要手段。然而,空气密度与压力成正比,与温度成反比,因此,增加进气压力,降低进气温度都能提高进气密度,目前柴油机中采用增压器来提高压力,采用中冷器降低气体的温度,龙岗发电机组。
所谓增压,即用增压器(压气机)将柴油机的进气在缸外压缩后再送人汽缸,以增加柴油机的进气量,从而提高平均有效压力和功率。
1.增压的方法
最常用的增压方法,按驱动增压器所用能量来源不同,增压方法可分机械增压、废气涡轮增压和复合增压三类。
(1)机械增压压气机由柴油机直接驱动的增压方式称为机械增压。它由柴油机的曲轴通过齿轮、皮带或链条等传动装置带动增压器旋转。增压器通常采用离心式压气机或罗茨压气机。空气经压缩提高其压力后,再送入汽缸。
由于压气机所消耗的功率是由曲轴提供的,当增压压力较高时,所消耗的驱动功率也会很大,使整机的机械效率下降,因此,机械增压通常只适用于增压压力小于(160~170)kPa的低增压场合。
(2)废气涡轮增压废气涡轮增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器,将空气压缩后再送入汽缸的一种增压方法。柴油机采用废气涡轮增压器之后,可以提高输出功率(30~100)%以上,同时还可减少单位功率的质量,缩小外形尺寸,节省原材料,降低燃油消耗率,增大柴油机的扭矩,提高载荷能力以及减少排气对大气的污染等优点,因而得到广泛的应用。尤其在高原地区因气压低、空气稀薄,导致输出功率下降,一般当海拔高度每升高1000m,功率将下降(8-10)%。若装设涡轮增压器后,可以恢复原输出功率,其经济效果尤为显著。
柴油机涡轮增压系统。将柴油机排气管接到增压器的涡轮売上,柴油机排出的具有(500~650)℃高温和必然压力的废气经涡轮壳进入喷嘴环,喷嘴环的通道面积做成由大到小,因而废气的压力和温度下降,而速度提高,高速的废气流,按必然的标的目的冲击涡轮,使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高,涡轮的转速就越快。通过涡轮的废气最后排人大气。