引言:伴随着生产的需要与科技水平的提高,对康明斯柴油发电机提出了更高的要求,既规定康明斯柴油机输出输出功率要大一些,合理性好些,并且净重轻一点,容积要低。康明斯柴油机输出输出功率大小,在于进到气缸的汽柴油和空气中的数量和热能的合理使用率。由此可见:要提升康明斯柴油机的功率,较经济最有效的办法是增加进到气缸的气量。在康明斯柴油机汽缸容量保持一致条件下,提升进到气缸的空气的密度是提升康明斯柴油机输出输出功率的重要手段。但是,空气的密度和压力正相关,与温度反比,因而,提升进气压力,减少排气温度都可以提升进气口相对密度。现阶段康明斯柴油机中使用增压机来提升工作压力,选用中冷器减少气体环境温度。所说增加,既用增压机(离心压缩机)将康明斯柴油发电机的进气口在缸外压缩后再送进汽缸,以增强康明斯柴油发电机的空气流量,进而提升均值合理压力输出功率。
一、康明斯柴油机增加方式
没有增压机的康明斯柴油发电机进气口方法称之为自吸,它和增加型柴油机功率对比曲线如下图1所显示。依照推动增压机常用供能物质的差异,最基本的增加方式可分为三类:机械增压系统软件、废气涡轮增压系统软件和复合增压系统三类。除开运用上述三种方式来提升气缸的气体压力外,也有运用进排汽管内的气体驱动力效用来提升汽缸充气效率的惯性力增压系统以及利用进排气压力互换来提升汽缸气体压力气波增压机。
1、机械增压系统软件
增压机(离心压缩机)由康明斯柴油发电机直接驱动的增加方法称之为机械增压系统软件。它是由柴油机的传动轴根据传动齿轮、同步带或传动链条等传动系统推动增压机转动。增压机一般采用离心离心压缩机或罗次离心压缩机。气体经压缩提高压力后,再送进汽缸,如下图2所显示。
因为机械增压系统软件离心压缩机所消耗的输出功率由传动轴所提供的,当增加工作压力较高时,耗用的驱动功率也会很大,使整机机械能降低。因而,机械增压系统软件一般只是针对增加工作压力不得超过160~170kPa低增加低功率康明斯柴油机。

2、废气涡轮增压系统软件
废气涡轮增压是运用柴油机排出有机废气动能来推动增压机,将高压气之后再送进气缸的一种增加方式。柴油机选用废气涡轮增压后,可以提高功率30%~100%之上,同时还可以降低单位功率的品质,变小尺寸,节约原料,减少燃油消耗率,扩大柴油机扭距,提升负载水平以及减少排气管对大气的污染等,因此得到了广泛的应用。尤其是在高海拔因气压低、高原气候,造成功率降低。一般当平均海拔每上升1000m,输出功率将下降8%~10%。若安置涡轮增压后,能够恢复正常功率,其经济效益尤其明显。
柴油机废气涡轮增压系统软件如下图3所显示。将柴油机排汽管收到增压机的涡轮壳上,柴油机排出具备500~650℃高温环境一定压力的烟气经涡轮壳进到喷头环,喷头环安全通道总面积由小逐渐变小,因此能做到:尽管废气压力和温度不断下降,但是其流动速度在不断提高,高速废气旋,按一定的方位冲击性涡轮增压,使涡轮增压高速运转。废气工作压力、环境温度的速度和越大,涡轮增压的转速就越快。根据涡轮增压的有机废气最终排放到。
(1)废气涡轮增压器按进到涡轮增压的气体流动方位,可以分为轴流式风机和径流量两种形式。
①径流量式涡轮增压
径流量式涡轮增压的构造一般是由涡轮壳、喷头环、涡轮增压和转子轴等构成。径流量式涡轮增压工作的时候,柴油机排出有机废气进到增压机的涡轮壳后,沿增压机转子轴的中心线竖直平面图(即轴向)流动性。这是因为当气流通过喷头时,一部分压可以跟热能转换为机械能,从而得到高压气体。由喷咀环出的高压气体按一定方位注入离心叶轮,在离心叶轮中迫不得已顺着弯折安全通道更改流动方向,在离心式的作用下,气旋质点系看向叶子凹槽,工作压力的增加相对运动减少;叶子凸形上也相对运动提升而压力降低,因而,作用于叶子凹凸面里的气旋协力(即压差)在涡轮轴中形成促进叶子旋转扭矩,因此从离心叶轮流出有机废气经过涡轮增压核心沿轴排出来。中小型柴油机主要采用径流量式涡轮增压。
②轴流式风机涡轮增压
轴流式风机涡轮增压工作的时候,柴油机排出有机废气进到增压机的涡轮壳以后,气旋顺着增压机的转子轴的轴线方向流动性,故名轴流式风机。大中型柴油机主要采用这种形式的增压机。
(2)废气涡轮增压器按是不是运用柴油机发动机排气管内废气脉冲能量,可以分为稳压式或脉冲式二种增压机。
①稳压式废气涡轮增压器
稳压式废气涡轮增压器是把多钢柴油机所有气缸的排气消声器收到一根排气管主管内,再和增压机涡轮壳相互连接,而有机废气以某一均值工作压力沿着一个单一的涡轮壳进气系统通往全部喷头环,这类增压机主要用于功率大的高增加柴油机中。
②脉冲式废气涡轮增压器
脉冲式废气涡轮增压器的排放系统平面图如下图4所显示。以6缸柴油机为例子来阐述,其发脾气顺序为1-5-3-6-2-4,一般将1、2、3缸的排气道传送到一根排气消声器上,沿涡轮壳里的一条进气系统通往两圈喷头环;而把4、5、6缸的排气道传送到另一根排气消声器,沿涡轮壳里的另一条进气系统,通往另两圈喷头环,那样各缸排气管互不干涉,这样的设计充分利用了废气脉冲能量,并能够利用工作压力高峰期之后的一瞬间真空泵扫气,避免某缸排气温度波高峰期逆流到已经呼吸的另一缸中,因而,在同一个一根排气消声器的各个汽缸发脾气间距应不小于180°曲轴转角。现阶段,中小型柴油机废气涡轮增压全部采用脉冲式增压机。
废气涡轮增压器的重要性能参数是气体压力升高比,通称压比,用πk表明,这是离心压缩机出入口气体压力pk和离心压缩机进口的气体压力p1的比值,即
πk=pk/p1
离心压缩机出入口气体压力pk值越大,进到气缸的空气的密度也就越大。涡轮增压轻按比大小可以分为低、中、高增加三种:
低增加πk<1.7;中增加πk=1.7~2.5;高增加πk>2.5。
一般πk>1.8的过程当中增加,就需要选用中冷器,从而降低离心压缩机出入口空气的温度,使进到气缸的空气的密度扩大。现阶段,柴油机上普遍使用低、中增加径流量脉冲式废气涡轮增压器。高增加柴油机已经成为发展趋向。

3、复合型增压系统
在一些柴油机上,除开运用废气涡轮增压器外,另外还运用机械增压器,这类增压系统变成复合型增压系统(如下图5所显示)。大中型二冲程康明斯柴油发电机,多采用复合型增压系统。该系统中机械设备推动增压机用以帮助废气涡轮增压器工作中,以便在低负荷、低转速时获得较高的进气压力,充分保证二冲程柴油机在运行、低速档和低负荷时所必须的扫气工作压力。有时候,对排气背压相对较高的水中运转的柴油机,要获得相对较高的增加压力也多采用这种系统。
复合型增压系统有两种形式:一种是串连增压系统,柴油机的烟气进到有机废气涡轮增压推动离心离心压缩机,以提升气体压力,随后送进机械增压器中再增加,进一步提高气体压力再进入柴油机燃烧仓中;另一种是并接增压系统,废气涡轮增压器和机械增压器分别将气体压力提高后,进到柴油机燃烧仓中。
4、别的增加方式
①惯性力增压系统
这类增加方法是运用进气口和排汽管内的气体,因为进、排气管过程中会产生一定的驱动力效用-气体惯性力效应和起伏效用,以提升柴油机的通气流程和提升气缸的充气效率。系统内仅适度延长进气口,再加一个稳压管箱,无需要专门增加机器设备自我改变汽车发动机截面尺寸。因而,惯性力增压系统便于在原有手机上下载完成。这类增加方式主要用于中小型快速康明斯柴油机上,特别适用于负载及转速比转变范畴比较小的柴油机。一般可提升输出功率20%,减少燃油消耗10%之间,并能降低排气压力和提高废气排放。
②气波增压机
气波增压机是把柴油机排出来高压有机废气直接和低电压进气口触碰,在相互不混和的情形下,运用气波(缩小波和澎涨波)基本原理,髙压废气动能根据压力波传达给低电压进气口,使低电压进气口缩小,进气压力提升。事实上它是一个工作压力转化器。气波增压机的构造及其与柴油机配置如下图6图示。
气波增压机主要包括由气体电机定子、电机转子、电机转子外壳和天然气电机定子等构成。在空气电机定子上设有低电压气体通道及高压气体出入口;在天然气电机定子上设有髙压天然气通道和低压天然气出入口;定子上配有很多直叶片,形成了狭长安全通道;电机转子机壳将电机转子包在里边。当定子由传动轴根据V带轮转动,大气中的低电压空气进入电机转子通道左边,柴油机排出来高压天然气进到电机转子通道右边。髙压天然气对低电压气体产生一个压力波进行压缩,使气体压力提升,获得增加空气,经出入口进到柴油机的进气口2充进汽缸,减少了压力天然气经出入口进到柴油机排气管消声器排放到空气中。
气波增压机的构造简易,生产制造便捷,不用耐磨合金钢原材料,具有较好的工作中适应能力,低速档扭距高,加速能力好,额定转速比较高,而且还具有空气污染较小优势。适用大中小型康明斯柴油发电机。气波增压机的缺点是:其本身是一个噪音源,噪音比较大;这需要传动轴来推动,安装方式受到限制;其质量和体积比较大。

二、柴油机中冷技术性
1、原理
现阶段,中、高增加康明斯柴油机已广泛设备中冷器。中冷器实际上就是一个换热器,它安装于涡轮增压和发动机燃烧室中间,部位如下图7所显示。当柴油机增压机的增加非常高时,排气温度也比较高,使进气口相对密度明显下降。因此,必须在发动机排气系统软件中安装中冷器。中冷器用来制冷增加气体,减少增加之后的排气温度。增加气体在中冷器里的温降一般为25~60℃。一方面可以提升打气相对密度,另一方面还可以减少进气口终结的汽缸环境温度与整体周而复始的平均气温。
生产发电用增加康明斯柴油机一般采用“水冷器中冷器”。在使用涡轮增压和中冷器后,柴油机的润滑脂路和冷却循环水路也根据实际情况进行相应的更改,以满足增加与立凉的必须。KT(A)型康明斯柴油机的中冷器如下图5所显示。中冷器由一个壳和一个替芯构成,中冷器壳做为汽车发动机进气支管的一部分,替芯用管道做成,汽车冷却液在这其中循环系统。气体进入到燃烧室之前,穿过芯轴而遭到制冷。那样,因为运用了中冷器,能够更好地控制住了发动机排气温度(制冷),从而改变了发动机点燃情况。
2、中冷器散热方式剖析
(1)水冷器
中冷器的水冷器所运用的冷却系统具有一定的差别,一些是由柴油机制冷系统进行制冷,还有一些是根据单独制冷水体进行制冷。
应用康明斯柴油机制冷系统方式不需要再设定水道,制冷系统内部构造比较简单。冷却循环水只有在低负荷的形式下才能够对增加之后的气体进行持续的加热,提高柴油机燃烧性能等级。如果是在长时间负荷情况下,冷却水的成果一般都较弱。因此,把柴油机制冷系统当做冷却水的方式,在运用过程中拥有相对应的局限性,只可以用在增加度相对较低的康明斯柴油机中。
柴油机独立的冷却系统关键包括持续高温系统和低温系统两部分,持续高温系统软件关键是对柴油机进行制冷,低温系统关键是根据机油散热器与中冷器两个部分应用。此类散热方式成果十分明显,运用过程中比较便捷,因此在规定功效的柴油机里都有广泛的运用。
(2)风冷
依照推动散热器风扇种类,风冷中冷器可以分为柴油机传动轴驱动和运用压缩气体涡轮增压推动2个种类。把柴油机传动轴作为驱动方式重点是在柴油发电机中应用。然而在实际使用之中可以真正了解,此类制冷方式若处于低负荷前提下容易发生打气低温的情况。
3、柴油机中冷器构造
(1)水冷器中冷器构造
现阶段,最为普遍的柴油机水冷器中冷器材质为管内置式,构造如下图8所显示。此类方式中冷器生产过程中会到自来水管设备散热器,此类散热器关键应用红铜或紫铜制作而成,之后通过堆锡焊进行电焊焊接。一般而言,管内置式中冷器内部结构自来水管包括顺排与叉排两种形式,但是自来水管横截面有各种各样的样子,这跟中冷器的实际应用情况有直接的关系。在其中环形管运用率很高,它在制作工艺方面有显著的优点,因此具有一定的稳定性,但是在使用之中也容易发生室内通风遇阻及其压损问题。滴型与流线形自来水管尽管可以防止此类状况,但由于制作工艺的局限,稳定性并不是很高,因此应用率也不是很高。此外,椭圆型自来水管其导热系数比较高,摩擦阻力比较低,稳定性处于圆钢管和扁管间。因此此类自来水管在中冷器中使用率是比较高的。通过分析可以看得出,中冷器的各个电子器件结构数据并对应用特性拥有显著的危害,在水侧与气侧商品流通总面积相对较低的情况下,室内通风速度比较大。在应用中,中冷器水侧对流换热系数一般是气侧约10倍左右,散热面积是气侧1/10。不论是水侧或者气侧,商品流通总面积越低,那样流动速度就越大,对流换热系数就越大,但是压损损害也就越大。
(2)风冷中冷器构造
风冷中冷器运作之中可以利用环境质量进行降温与增加,不论是热侧或者冷侧传热物质均是气体,两边热对流和换热系统仍然处于同样的量级,并且还需要确保两边在换热量里的同歩。之中最为普遍是指管翅式构造。此类构造的中冷器使用的薄金属片,其厚度一般约0.6mm,板翅式纤焊薄金属片薄厚一般约0.2mm,还应当在材料两边封焊侧限定板。一般而言,每层板翅式施工放线要处在竖直情况,这般才能够让两种不同方位错流传热物质组成传热安全通道。此类构造更紧密,有着一定的热传导范畴,可以有效做到柴油机热传导效果的规范。之中光直板翅式对流换热系数与阻力损失均比较低,在一些对摩擦阻力规范比较科学严谨标准可运用。此外锯齿状板翅式与多孔结构板翅式也是非常普遍的,其能够大大提高气旋振荡,让换热效率合理提升。尤其是锯齿状性板翅式,可以进一步推动液体湍动,提升传热系数界限,热传导系统和一般板翅式对比高于约30%。管翅式中冷器运用率很高,它在管翅式前提下合理持续发展的,把多孔结构成形管件当做气侧安全通道。和管翅式比照,此类构造中冷器热流侧拥有显著的优点,而且制作工艺比较完善,可以进一步提升热传导成果与稳定性。但是其热流侧只是应用光直达道,不可以运用绕流对策。
总结:
柴油发电机的增压中冷技术是指通过先将空气进行压缩,然后进行冷却,最后将其送入气缸,以提高进气密度和增加充气量。这项技术的应用,结合废气涡轮增压和中冷技术,显著提升了柴油发电机组的动力性能,并改善了燃油经济性,同时对降低有害物排放和保护环境也发挥了重要作用。随着涡轮增压器技术及其他先进发动机技术的不断进步,未来的发动机将真正实现低能耗和高环保性能。