加装增压器和中冷器前后对柴油发电机的危害

：因为对改良柴油机排烟品质、排放量的控制、尽可能的节约能源和增强柴油机的容量的要点越来越高，引起目前涡轮增压技术运用非常广泛，而中冷技术对以上的要求同样起着十分重要的功能。增压中冷型柴油机的突出亮点在今天已毋庸置疑，诸如在高海拔出的容量输出，而伴随着高功率的输出，也发生了以下一些不满意的要素：如柴油的燃烧质量下降、排气温度升高和排气量增加等。因此，如何选用和匹配性能良好的增压器、中冷器便是柴油发电机工厂的重要研究课题。

      柴油机增压中冷是指在柴油机的增压系统中添加一个中冷器，将增压后的发烫空气冷却后再进入发动机燃烧室。它的功用具体有以下几个方面：

      通过增压后减小进气温度，使得同一容积的进气中包含更多的氧气，从而提高进气密度，增加燃油燃烧时的氧气供应量，增强发动机的输出容量。

      增压中冷可以提升发动机的热效率，降低燃油的消耗，提升柴油机的经济性。

      增压中冷可以减少进入燃烧室的空气温度，从而减小发动机燃烧时出现的氮氧化物（NOx）排放。

      增压中冷可以减小进入发动机的热量，减少发动机内部的温度，从而延迟柴油机的使用年限。

      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举措，可以使柴油机在高功率输出的同时，满足更严格的环保要求，增强柴油机的使用年限。

      柴油发电机增压的目的就是提高进气密度，以提高单位汽缸的工作能力，由此改进柴油发电机的外特点和万有特点，增压机理如图1所示。对发电用柴油发电机常选用废气涡轮增压，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转速和压气机的结构，增压器的转速是通过柴油发电机排出的废气流入涡轮机时所出现的动量矩来推动叶轮旋转而发生的。

      柴油发电机的工况用速度和负载表示，在不同工况下柴油发电机排出的废气能量不一样。低速时排气流量低，于是涡轮速度低，从而压气机的增压效果减小。这与动力机械所要点的柴油机转矩特征互相矛盾。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怎么样匹配，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容量的提升程度，引用增压度的概念，即柴油发电机增压后功率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功率。

      对自然吸气式柴油发电机可根据提高功率的不同要求，选择不一样增压度或规划不一样增压比的增压器。但近年来随着节能与排放要求的要求日趋严格，以及用户对舒适性等的要求不断增强，发电用柴油发电机的增压问题已不再是单纯地追求高功率，而是在宽广的转速和负载范围内满足发电机组的动力性、经济性康明斯发电机厂家电话、排放以及成本等多方面的要点。因此，应根据主要要点采取不同的增压程序。

      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危害。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容量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的提高而减轻时为负。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及烟度的排放特点都有明显的改善，而且相对容量的提升，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％，而且输出功率增强25％以上。但是，当2.5＞πb＞1.6时，随πb的增加CO、HC及烟度排放基本保持不变，但输出容量和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，于是NOx排放量随πb的变化斜率大于功率随πb的变化斜率。因此，从降低排放角度考虑时，可以采用低πb，但为了同时提高柴油发电机的升容量并改进经济性时，就要选取增压中冷等相应的技术举措康明斯发电机手册。

      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，要把增强中冷器换热成效与减小压力损失当成具体环节。为达到此种目标，不但要重视冷却元件传热装置，还应当合理提升阻力，实现减少较小压力，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，可是气体温度和负载具有一定的关联。

      为有效减少柴油机温度，就要运用柴油机与涡轮增压器对中冷器运转特征进行调整，把进气温度有效控制到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，应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，在测算步骤中重点分成两种现象。

      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过热度（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，通常采取增压中冷技术，由此在进一步强化柴油发电机性能的同时降低NOx排放。增压中冷器常选择空对空式，设置在压气机出口到柴油发电机进气总管之间，由此减少增压后的进气温度。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，于是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，在万有特点曲线、HC及CO排放特征对比的结果。因为选取中冷器以后柴油发电机的进气温度明显减小，高效地提升了进气密度，同时有效地控制了燃烧温度，于是，在相同速度范围内在NOx排放水平基础保持不变的前提下，不仅扩大了燃油经济区斯坦福发电机官网，而且大幅度地增强了转矩，从而高效地提高了升容量（图3~图6）；同时，在整个万有特征区域明显减少了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方法。

      总之，增压中冷是一种有效的提高柴油机性能和经济性的技术对策，可以使柴油机在高功率输出的同时，满足更严格的环保要点，增强柴油机的使用年限。本文从中冷器在柴油发电机的用途来讨论涡轮增压柴油机的中冷技术，从中提出问题，以此作为增强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善的状态。但是，再完美的东西也有它脆弱的一面，我们应该不断的改革、创新，制造出经济性更高的、环保、节能的柴油机。