加装增压器和中冷器前后对柴油发电机的影响

：因为对改进柴油机排气质量、排放量的控制、尽可能的节约能源和提高柴油机的功率的要点越来越高，引起目前涡轮增压技术应用非常广泛，而中冷技术对以上的要求同样起着十分重要的用途。增压中冷型柴油机的突出长处在今天已毋庸置疑，诸如在高海拔出的容量输出，而伴随着高容量的输出，也发生了以下一些不满意的因素：如柴油的燃烧品质下降、排烟温度升高和排气量增加等。因此，如何采取和匹配性能良好的增压器、中冷器便是柴油发电机授权厂商的重要探求课题。

      柴油机增压中冷是指在柴油机的增压装置中添加一个中冷器，将增压后的发热空气冷却后再进入发动机燃烧室。它的用途具体有以下几个方面：

      通过增压后降低进气温度，使得同一容积的进气中包含更多的氧气，从而提升进气密度，增加燃油燃烧时的氧气提供量，增强发动机的输出容量中国发电机组十大厂家。

      增压中冷可以增强发动机的热效率，降低燃油的消耗，提高柴油机的经济性康明斯柴油发电机官网。

      增压中冷可以降低进入燃烧室的空气温度，从而减小发动机燃烧时发生的氮氧化物（NOx）排放。

      增压中冷可以减少进入发动机的热量，减轻发动机内部的温度，从而延迟柴油机的使用寿命。

      总之，增压中冷是一种有效的提升柴油机性能和经济性的技术办法，可以使柴油机在高容量输出的同时，满足更严格的环保要点，增强柴油机的使用时限。

      柴油发电机增压的目的就是提升进气密度，以增强单位汽缸的工作能力，由此改善柴油发电机的外特征和万有特性，增压原理如图1所示。对发电用柴油发电机常选择废气涡轮增压，以回收利用部分排烟能量涡轮增压器的增压能力取决于增压器的速度和压气机的构造，增压器的速度是通过柴油发电机排出的废气流入涡轮机时所发生的动量矩来推动叶轮旋转而产生的。

      柴油发电机的工况用转速和负荷表示，在不一样工况下柴油发电机排出的废气能量不同。低速时排烟流量低，于是涡轮速度低，从而压气机的增压效果减小。这与动力机械所要求的柴油机转矩特性互相矛盾。而且柴油机与增压器之间没有机械联系，只有气动联系。因此，作为动力机械的柴油机和作为流体机械的增压器如何匹配，或对一台柴油发电机怎样选配增压器，一直是增压型柴油机的重要问题。

     为了说明柴油发电机采取增压后输出功率的增强程度，引用增压度的概念，即柴油发电机增压后容量的增量与增压前的容量之比，即：

      式中，Pe0、Pez分别为增压前后柴油发电机的额定容量。

      对自然吸气式柴油发电机可根据提高容量的不一样要求，采取不一样增压度或规划不同增压比的增压器。但近年来随着节能与排放法规的要求日趋严格，以及用户对舒适性等的要求不断提高，发电用柴油发电机的增压问题已不再是单纯地追求高容量，而是在宽广的转速和负载范围内满足发电机组的动力性、经济性、排放以及成本等多方面的要点。因此，应根据具体要求选取不同的增压方法。

      图2所示为一台缸径为110mm的六缸发电用柴油发电机上增压比πb对柴油发电机性能的影响。图中用Фi表示增压前后各项性能指标的影响因子，其定义式为：

      式中，XiA、XiB分别表示增压前后的i项性能指标，i项性能指标包括输出功率Pe以及NOx、CO、HC、烟度（BSU）等排放指标。

      当某项性能指标随πb的增强而增加时，Фi为正，反之随πb的提高而减小时为负。由图2可见，在πb＜1.6的低增压区域，随πb的增加柴油发电机的动力性和CO、HC及烟度的排放特征都有明显的改良，而且相对容量的提高，NOx排放量增加不多。当π，为1.5左右时，在NO排放量增加不多的前提下，CO、HC及烟度排放分别减小83％、20％和50％康明斯发电机官方厂家，而且输出功率提高25％以上。但是，当2.5＞πb＞1.6时，随πb的增加CO、HC及烟度排放基础保持不变，但输出功率和NOx排放量明显增加，而且在此π，范围内，随πb的增加，因缸内空气密度和温度都增加，故而NOx排放量随πb的变化斜率大于容量随πb的变化斜率。因此，从减轻排放角度考虑时，可以选用低πb，但为了同时增强柴油发电机的升功率并改进经济性时，就要采用增压中冷等相应的技术对策。

      柴油机中冷器运转当中，成效与压力损失是较关键的性能参数。在优化设计当中，要把提高中冷器换热成效与减少压力损失当成主要环节。为达到此种目标，不但要重视冷却元件传热装置，还该当合理增强阻力，实现降低较小压力，增强较大传热指数等目标。在优化设计中，为达到中冷效率，就要让中冷器可以在柴油机各种环境下都可以供应恒定温度气体，可是气体温度和负荷具有一定的关联。

      为高效降低柴油机温度，就要运用柴油机与涡轮增压器对中冷器运行特征进行调节，把进气温度高效控制到70℃，为达到此种目标可在几个层面对中冷器展开优化。

       按照这四个目标，该当对中冷器换热性能、冷却介质与压力损失的数据展开校核测算。

      按照校核指数，在测算流程中重点分成两种状况。

      对增压柴油发电机，当较高πb为2.5左右时，在外特征上压气机出口的较高温度（柴油发电机进气温度）可达到100～120℃，这不利于减少NOx排放。为此，通常选择增压中冷技术，由此在进一步强化柴油发电机性能的同时降低NOx排放。增压中冷器常选用空对空式，设置在压气机出口到柴油发电机进气总管之间，由此减轻增压后的进气温度。中冷器对进气温度的降温效果，用式（公式3）所示的中冷器的换热效率来表示，即：

      式中，nz为中冷器的换热效率；c1、c2分别表示冷热物体的比热容，对增压中冷器而言，冷热物体均为空气，故而c1＝c2；t′2、t″2分别为冷却空气流经中冷器时中冷器前后的空气温度；t′1、t″1分别表示增压气体流经中冷器时的进、出口温度。

      图3～图10所示为在某一台轻型增压柴油发电机上，选用中冷器前后，在万有特征曲线、HC及CO排放特点对比的结果。因为采取中冷器以后柴油发电机的进气温度明显减小，有效地提升了进气密度，同时高效地控制了燃烧温度，所以，在相同速度范围内在NOx排放水平基本保持不变的前提下，不仅扩大了燃油经济区，而且大幅度地增强了转矩，从而高效地提升了升功率（图3~图6）；同时，在整个万有特点区域明显减轻了HC和CO排放（图7~图10）。因此，增压中冷技术是同时改进柴油发电机动力性、经济性和排放特征的重要手段。

      总之，增压中冷是一种高效的提高柴油机性能和经济性的技术方法，可以使柴油机在高容量输出的同时，满足更严格的环保要求，提高柴油机的使用时限。本文从中冷器在柴油发电机的作用来探求涡轮增压柴油机的中冷技术，从中提出问题，以此作为提高柴油机的经济性的前进方向。目前，柴油机废气涡轮增压技术已经非常成熟，而作为非常重要的一部分---中冷技术，也是得到了很大改善，同样处于一个极其难去再改进的状态。但是，再完美的东西也有它脆弱的一面，我们该当不断的改革、创新，制造出经济性更高的、环保、节能的柴油机。