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技术与安全知识 |
康明斯发动机涡轮增压器的工作原理和使用环境 |
增压器应指发动机进气增压器，包括三种形式：废气涡轮增压器、机械涡轮增压器、电辅助涡轮增压器。通过增压器压缩空气，提高发动机的进气密度，从而可以提高发动机的升功率。同时由于发动机的混合燃烧调节得到了改善，提高了燃烧效率，还可以起到节省燃油和降低排放的效果。是现代发动机的一项重要的技术进步。现在应用最普遍的就是发动机废气涡轮增压器，下面我们具体讲解发动机废气涡轮增压器的工作原理。
一、涡轮增压器工作原理
1、利用柴油发电机排出的高温高速废气推动涡轮高速旋转，同时带动与涡轮同轴的压气机高速旋转，提高进气压力，提高进气密度，增加进气量。
2、自然吸气柴油发电机组的进气压力较低，进气压力往往只能到达0.7bar，通过增压后可以将增压压力提升到1.5bar。
3、涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.5秒左右，使柴油发电机延迟改变输出功率。这样，如果急加速，就会感觉柴油发电机使不上劲。
4、低惯量带旁通阀高效增压器：转动惯量小、低速反应快、压气效率高。有效减少了NOx 的排放，降低了CO的排放，改善柴油发电机排放，使柴油发电机低速扭矩足够大。大大改善柴油发电机的低速性能（较低热负荷；较低的气缸压力；更大的功率；低的燃油耗率）。
5、涡轮增压器能量的来源∶发动机排出的废气（即发动机与增压器之间属于气动联接）。
6、废气涡轮增压器的轮子之所以能高速旋转，完全取决于柴油机排出废气量的多少、废气的温度和压力（即废气的能量）。
7、涡轮增压器利用这些废气的能量驱动涡轮，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将压缩了的空气推入柴油机气缸，增加了发动机的空气量，在压力和流速的推动下，使燃烧更充分，从而提高了发动机的功率、降低了燃油消耗，同时还减少了有害物的排放，降低了噪音。
8、增压是在没有增加柴油机的排量和转速的情况下，提高动力性、经济性和降低排放的有效手段，也是柴油机的发展趋势。
9、在高原地区，由于空气稀薄，非增压机的功率就会明显下降。增压器在高原运行时随着海拔高度的升高，其转速也会升高，增压压力就会升高。而增压机由于这些自身的调节，功率不会明显下降。
增压器工作原理图
二、涡轮增压器的好处
1、发动机的废气驱动，提高发动机的燃油经济性。
2、涡轮带动压气机工作，提高发动机的动力性和性能。
3、增加汽缸的进气压力和密度，给予发动机高原功率补偿。
4、增强汽缸内燃烧，降低排放，减少环境污染。
三、涡轮增压器的工作环境
1、工作温度500-700℃。
2、工作转速最高可达26000r/min。
3、工作油压0.2~0.5MPa。
4、可适用振动条件。
5、可适用恶劣的工作环境。
三、增压器的应用
1、飞机增压器
活塞式航空发动机借以增加气缸进气压力的装置。进入发动机气缸前的空气先经增压器压缩以提高空气的密度，使更多的空气充填到气缸里，从而增大发动机功率。装有增压器的发动机除能输出较大的起飞功率外，还可改善发动机的高度特性。
2、柴油机用增压器
所谓增压就是将空气在供入气缸之前预先压缩，以提高空气密度、增加进气量的一项技术。目的在于增加充气量、提高功率、改善经济性、改善排放。
以上所有的数据均是基于柴油发电机组带燃油泵、水泵、机油泵、空滤器和消声器运转时获得的，但不带有充电机、空压机、风扇、选用设备和驱动件。
以上所有的数据都是基于ISO 3046标准参考的条件—海拔110m（361ft），大气压力100kPa（29.53inHg），进气温度25℃ (77°F)，相对湿度30%，使用标准No.2号柴油或符合ASTM D975的柴油。
