內(nèi)燃機(jī)增壓器淺析

邵秉川 公旭原 吳晗睿

摘要：內(nèi)燃機(jī)車作為作為重要的一類軌道車輛，其上搭載的各類零部件均有其重要的作用。增壓器作為內(nèi)燃機(jī)車中的重要部件，為機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的作用，尤其是在低壓區(qū)域作用更為明顯。本文針對內(nèi)燃機(jī)增壓器的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行分析，闡述了國內(nèi)外增壓器的工作現(xiàn)狀，提出了增壓器設(shè)計(jì)的參數(shù)計(jì)算。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車，增壓器，結(jié)構(gòu)功能

1.研究背景

內(nèi)燃機(jī)車作為軌道運(yùn)輸最為重要的組成部分，一直奔跑在我國的遼闊大地上。雖然近些年電力機(jī)車發(fā)展迅速，但是內(nèi)燃機(jī)車憑借其動力自給的特點(diǎn)在許多地方仍然發(fā)揮著作用。增壓器作為內(nèi)燃機(jī)車提高柴油機(jī)功率的重要部件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，工作環(huán)境惡劣，承受著高溫和燃?xì)饬鞯木薮鬀_擊。本文針對內(nèi)燃機(jī)車增壓器結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行分析，闡述了現(xiàn)行增壓器的工作現(xiàn)狀并提出了相應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)點(diǎn)。

2.增壓器功能

增壓器作為柴油機(jī)提高單位重量功率降低油耗改善排放的有效手段之一，被柴油機(jī)廣泛使用。增壓器是利用柴油機(jī)排出的廢氣能量，通過高溫和具有一定壓力的廢氣推動渦輪將廢氣的熱能和壓力勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。壓氣機(jī)是在渦輪機(jī)帶動下從大氣中吸入空氣，通過壓氣葉輪對空氣的作用，使空氣加速，擴(kuò)壓器擴(kuò)壓后空氣壓力增加，同時(shí)也增大了空氣密度，再通過中冷器中冷進(jìn)一步增大空氣密度從而達(dá)到向氣缸內(nèi)多送氣氣缸內(nèi)能多噴油多作功的目的。此外，增壓器能夠進(jìn)一步改善柴油機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒狀況降低單位功率的油耗。

3.增壓器工作

常見的機(jī)車廢氣渦輪增壓器主要由渦輪端和壓氣端兩部分組成。渦輪端的燃?xì)膺M(jìn)氣彎頭與柴油機(jī)排氣總管相連，排氣口接煙囪進(jìn)人大氣;壓氣端的吸氣彎頭與機(jī)車空氣濾清器通道相連，渦殼出氣口接中冷器經(jīng)過壓縮的空氣通過中冷進(jìn)人穩(wěn)壓箱;渦輪葉輪和壓氣機(jī)葉輪兩者通過轉(zhuǎn)子軸剛性連接。機(jī)車廢氣渦輪增壓器利用柴油機(jī)排出的廢氣能量和膨脹作功來推動渦輪渦輪又通過轉(zhuǎn)子軸帶動同軸的壓氣機(jī)葉輪，壓氣機(jī)葉輪壓送機(jī)車空氣濾清器管道送來的潔凈空氣，使之增壓并經(jīng)過中冷穩(wěn)壓后進(jìn)人氣缸。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增快，則廢氣排出速度與廢氣渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，壓氣機(jī)葉輪也就能壓縮更多的潔凈空氣進(jìn)入氣缸，空氣密度的增大可以使燃料更加充分燃燒，增加柴油機(jī)的輸出功率。

4.增壓器參數(shù)設(shè)計(jì)

增壓柴油機(jī)要獲得良好性能，必須要解決增壓器與柴油機(jī)的匹配問題，為了保證柴油機(jī)與增壓器的良好匹配、達(dá)到預(yù)定的增壓柴油機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)，首先要正確確定增壓參數(shù)。

增壓器主要參數(shù)有：

（1）增壓壓力或壓比;

（2）空氣流量或容積流量;

（3）渦輪前廢氣平均溫度。

增壓參數(shù)中最重要的是通過計(jì)算正確確定流量 和增壓壓力。

1）四沖程柴油機(jī)的平均有效壓力為：

2） 增壓柴油機(jī)所需要空氣流量：

3）壓氣機(jī)的壓比：

5 總結(jié)

增壓器作為內(nèi)燃機(jī)車中最為重要的組成部分，對內(nèi)燃機(jī)車的熱效率提升提供了不可獲取的作用，為內(nèi)燃機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行提供了幫助。本文從增壓器工作及功能著手，介紹了增壓器的工作情況，并針對增壓器設(shè)計(jì)提出了內(nèi)燃機(jī)預(yù)期匹配的參數(shù)計(jì)算。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱梅林.渦輪增壓器原理.國防工業(yè)出版社.1982.

[2] 曹孝瑾.渦輪增壓器與柴油機(jī)的匹配.國防工業(yè)出版社.1984 .

[3] 顧宏中.內(nèi)燃機(jī)中的氣體流動用其數(shù)值分析.國防工業(yè)出版社.1985 .