柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)以額定轉(zhuǎn)速分高低，額定1000轉(zhuǎn)以上的為高速機(jī)，額定300-1000的為中速機(jī)額定300以下的是低速機(jī)。 也可以按活塞的平均速度分，高速機(jī)9.0~14.2米每秒，中速機(jī)7.0~9.4米每秒，低速機(jī)6.0~7.2米每秒。

　　近期，中國(guó)船舶集團(tuán)自主研制的最大型號(hào)高效率渦輪增壓器——CTA170渦輪增壓器與世界最 先 進(jìn)的低速柴油機(jī)原理樣機(jī)一次匹配試驗(yàn)成功。CTA170渦輪增壓器可匹配功率為8000～14000千瓦的低速機(jī)，最高壓比5.0，最高效率72%，整機(jī)性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

　　CTA170渦輪增壓器的成功研制，進(jìn)一步擴(kuò)大了自主渦輪增壓器的使用功率范圍，為后續(xù)項(xiàng)目的進(jìn)一步研究和關(guān)重件自主可控，以及提升船舶動(dòng)力自主化水平奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增加，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。

　　渦輪增壓器的大概結(jié)構(gòu)原理，廢氣渦輪增壓器主要由泵輪和渦輪組成，當(dāng)然還有其他一些控制元件。泵輪和渦輪由一根軸相連，也就是轉(zhuǎn)子，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣驅(qū)動(dòng)泵輪，泵輪帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)后給進(jìn)氣系統(tǒng)增壓。

　　增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣一側(cè)，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常高，可達(dá)到每分鐘十幾萬轉(zhuǎn)，如此高的轉(zhuǎn)速和溫度使得常見的機(jī)械滾針或滾珠軸承無法為轉(zhuǎn)子工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動(dòng)軸承，由機(jī)油來進(jìn)行潤(rùn)滑，還有冷卻液為增壓器進(jìn)行冷卻。以前，渦輪增壓器大都用在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，因?yàn)槠秃筒裼偷娜紵绞讲灰粯?，因此發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪增壓器的形式也有所區(qū)別。

　　汽油發(fā)動(dòng)機(jī)不同于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，它進(jìn)入氣缸的不是空氣，而是汽油與空氣的混合氣，壓力過大容易爆燃。因此，安裝渦輪增壓器必須要避免爆燃，這里涉及兩個(gè)相關(guān)問題，一個(gè)是高溫控制，另一個(gè)是點(diǎn)火時(shí)間控制。

　　強(qiáng)制性增壓后，汽油機(jī)壓縮和燃燒時(shí)的溫度和壓力都會(huì)增加，爆燃傾向增加。另外，汽油機(jī)排氣溫度比柴油機(jī)高，而且不宜采用增大氣門重疊角(進(jìn)、氣排門同時(shí)開啟的時(shí)間)方式來加強(qiáng)排氣的降溫，降低壓縮比又會(huì)造成燃燒不充分。還有，汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速比柴油機(jī)高，空氣流量變化大，很容易造成渦輪增壓器反應(yīng)滯后。針對(duì)汽油機(jī)使用渦輪增壓器出現(xiàn)的一系列問題，工程師有針對(duì)性地一一做了改進(jìn)，使汽油機(jī)也能用上廢氣渦輪增壓器。

　　增壓器分類

　　1、機(jī)械增壓，發(fā)動(dòng)機(jī)以機(jī)械方式驅(qū)動(dòng)機(jī)械增壓器進(jìn)行增壓，稱為機(jī)械增壓。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用機(jī)械增壓時(shí)，通常由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過齒輪驅(qū)動(dòng)增壓器。增壓器一般采用離心式或羅茨壓氣機(jī)，個(gè)別的采用螺桿式壓氣機(jī)。近年來，在國(guó)外也開始采用新型的機(jī)械渦旋式增壓器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)壓氣機(jī)消耗了發(fā)動(dòng)機(jī)一定的輸出功率，所以機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率不一定得到改善，有時(shí)反而比非增壓內(nèi)燃機(jī)還低些。選擇增壓壓力時(shí)，首先要保證能達(dá)到所要求的平均有效壓力，其次要獲得盡可能低的燃油消耗率。擔(dān)這兩個(gè)要求對(duì)于機(jī)械增壓來說常常是相互矛盾的。如果追求平均有效壓力，則必然導(dǎo)致機(jī)械效率降低，燃油消耗率升高。

　　因此，增壓壓力值的選取應(yīng)在功率和燃油消耗率兩者之間尋求較佳的妥協(xié)方案。機(jī)械增壓系統(tǒng)目前在歐洲車上用得較普遍。由于機(jī)械增壓的增壓機(jī)是在曲軸的帶動(dòng)下持續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，因此不動(dòng)產(chǎn)生像渦輪增壓的渦輪遲滯現(xiàn)象。機(jī)械增壓雖然只能提升約10%20%的動(dòng)力輸出，但平順連續(xù)性是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)所不及的。

　　2、廢氣渦輪增壓，利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器，稱為廢氣渦輪增壓(簡(jiǎn)稱渦輪增壓)，如圖所示是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)。廢氣渦輪增壓的特點(diǎn)是在渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)之間沒有機(jī)械連接。它們之間靠氣路相通。因?yàn)閴簹鈾C(jī)消耗的功是渦輪從廢氣中回收的一部分能量，所以渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)不僅可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，而且可以提高其熱效率，降低燃油消耗率。

　　渦輪增壓器實(shí)際上是臺(tái)空氣壓縮機(jī)，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性推動(dòng)渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的空氣，使空氣增壓后進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步提高，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃油，相應(yīng)增加油量和調(diào)整一下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

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