涡轮参数计算第三章柴油机定压涡轮增压达到功率后，选配涡轮增压器关于涡轮增压器涡轮增压器的选配┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄确定涡轮增压器的布置方案┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄脉冲涡轮增压系统的排气管分支设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄脉冲涡轮增压系统的排气管分支设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄第四章设计中冷器中冷器的计算原始参数中冷器冷却面积的计算第五章增压后燃烧和供油系统的适应性分析增压后燃烧系统的适应性分析增压后供油系统的适应性分析结束语参考文献致谢柴油机定压涡轮增压加中冷使功率达到的研究摘要本论文的主要内容是柴油机定压涡轮增压使功率达到时，配套的排气管设计，涡轮增压器的选配和布置方案以及增压后燃烧和供油系统的适应性分析。本论文主要论述的是包括如何利用定压涡轮增压原理，使柴油机达到功率的确定参压参数，中冷器的设计和增压后采用定压涡轮增压系统的排气管设计问题涡轮增压器的选配问题，增压器的布置问题，增压后燃烧和供油系统的适应性分析问题。关键词柴油机，定压涡轮增压，排气管，增压器，燃烧系统，供油系统前言随着国民经济的发展，用户对所选取的发动机的动力性经济性可靠性和排放指标都提出了越来越高的要求。中冷器在工业生产中的应用极为普通，例如涡轮增压的发动机为何会比普通发动机拥有更大的动力，其中原因之就是其换气的效率比般发动机的自然进气更高。当空气进入涡轮增压后其温度会大副升高，密度也相应变小，而中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中。如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动机，则会因空气温度过高导致发动机损坏甚至死火的现象。所以现在增压中冷器的发展已经越来越显著的影响到柴油机的工作效率热交换器的应用方面还有动力工业中锅炉设备的过热器省煤器空气预热器在各个生产领域中，要挖掘能源利用的潜力，必须合理组织热交换过程并利用和回收余热，这往往和正确地设计与使用热交换器密不可分。随着生产规模的扩大和生产技术的现代化，热交换器技术的研究必须满足各种情况特殊而又条件苛刻的要求。因而各国在组织大规模工业生产的同时，都很重视热交换器的研究。并组织了较强的专业研究中心。例如早在世纪年代就在传热工程领域内出现了有影响的两大国际性研究集团，即年成立的美国传热研究公司，简称和年成立的英国传热及流体流动服务公司，简称。在我国也有兰州石油机械研究所通用机械研究所等些单位。在热交换器的研究和设计方面进行了多年的工作，推动了我国热交换器的设计和改进技术标淮的制订和推广内燃机为人类做出了巨大的贡献，但排放也污染了大气。增压是内燃机解决排放的根本技术措施之，大力推广增压技术将成为我国步人工业先进国家行列的重要标志，其中中冷器的作用很关键第章方案设计与工作安排增压柴油机的发展现状柴油机的增压技术主要谐波增压机械增压和废气涡轮增压。涡轮增压技术利用柴油机排出废气中的能量，基本上不消耗柴油机的功率，以其较高的热效率和机械效率而得到大部分柴油机制造商的应用。在废气涡轮增压技术中，有等压涡轮增压，脉冲涡轮增压等具体形式。为了满足柴油机各工况对增压空气的要求，涡轮增压器的废气旁通技术和可变喷嘴技术在近期得到了充分利用。脉冲涡轮增压因其在较低增压压力工况下更高的排气总效率而得到各柴油机厂商的利用。与其他增压方式相比，涡轮增压的主要优点有在内燃机不作重大改变，重量体积增加很少的情况下，即可提高功率，而且容易实现高增压。由于压气机消耗的功是涡轮从废气中回收的部分能量，故涡轮增压后内燃机的经济性有明显的提高。再加上相对地减少了机械损失和散热损失，提高了机械效率和热效率，使内燃机涡轮增压后油耗率ͤ可降低，甚至更多。可降低排气噪音和烟度，排气中的有毒成分也可减少，因而减少了对环境的污染。增压柴油机结构图第二章所研究柴油机主要规格参数与数据计算柴油机的基本参数项目机型型式四冲程直列水冷直喷燃烧室汽缸直径活塞行程活塞总排量额定转速额定功率工作转速范围燃油消耗率克小时全负荷最低油耗克小时最大扭矩牛米分时气缸发火顺序注马力涡轮增压参数计算基本参数的选取过量空气系数的选取对于增压中速四冲程柴油机。但值小，往往会引起柴油机燃烧不完全，气缸热负荷增大，排气温度增高，热效率下降等。而值大则与上述情况正好相反。增压柴油机采用较高的值是为了降低热负荷，用更多的空气以扫气的方式带走燃烧室部件的热量。所以综合考虑选取扫气系数的选取增压后柴油机进气管压力大于排气管压力，有时进排气门叠开期加大，若排气压力波组织合理，扫气效果更佳。因此，增压后的扫气质量改善，扫气系数大于。对于般增压四冲程柴油机，增压后扫气系数。增压后扫气质量提高，则扫气系数较非增压降低。增压后扫气系数取为。充量系数的选取充量系数是表征实际换气过程完善程度的个重要参数。增压后，固然缸内温度升高，但增压空气温度升高的更多，使缸盖缸壁活塞顶与新鲜充量的温度差减小，进气压力较高。这均使增压后的充量系数较非增压的高。般增压高速四冲程柴油机，有扫气的情况下的充气系数为，则取其为。空气流量的计算涡轮增压柴油机所需的空气量可按下列公式计算其中增压后油耗率增压后功率利用式计算得空气流量增压压力的计算增压压力增压后有效功率其中气缸数气缸工作容积平均有效压力工作转速冲程系数，对于四冲程为，对于二冲程为。其中柴油机进气温度，般增压四冲程柴油机，取。充量系数。其余参数见开头选取值。利用式算得增压后平均有效压力，再带入式求的，将带入式得。即增压压力，则增压比。增压空气温度的计算增压空气温度为环境压力压气机效率，般，取。增压比。则由式算得增压空气温度，即。第三章柴油机定压涡轮增压达功率后，选配涡轮增压器关于涡轮增压器涡轮增压器实际上是种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。涡轮增压器的选取涡轮增压器的基本结构包括涡轮部分和压气机部分。对于废气涡轮增压系统，其工作的基本原理是柴油机气缸排出的废气经过排气管流进涡轮部分，推动涡轮的旋转工作，涡轮的转动直接带动压气机的压缩机轮的转动，压气机将新鲜空气压缩并送入进气管。即废气的脉冲能转换为涡轮的动能，涡轮的动能直接传递给压气机的压缩机轮，由此带动压气机作功。涡轮增压器的基本结构示意图如下图所示图涡轮增压器的基本结构示意图关于涡轮增压器与柴油机的匹配柴油机与涡轮增压器的匹配包括三个方面，即柴油机与压气机的匹配，柴油机与涡轮的匹配和压气机与涡轮的匹配，但是本次设计选取的涡轮增压器为固定型号的，则压气机与涡轮的匹配不考虑。柴油机与压气机的匹配压气机不但要达到预定的增压比，而且要具有足够高的效率。不同用途的柴油机对压气机特性的要求是不同的，对于发电用的固定柴油机和船用柴油机，般的压气机特性均能满足要求，而车用柴油机的转速范围宽广，要求相应的压气机具有宽广的流量范围和具有较宽的压气机高效区。如果要求柴油机的扭矩系数越宽，也就要求压气机流量范围越宽和高效区越宽，但压气机在高压比下得到宽广的流量范围和高的效率是相当困难。柴油机与压气机的匹配，要有压气机流量特性和柴油机的流通特性，将两种特性相叠合就可以看出其匹配情况，良好的匹配应是柴油机特性线穿过压气机的高效区，且最好使柴油机运行线与压气机等效线相平行，应防止柴油机耗气特性线处于压气机的低效区或过于接近喘振线，甚至穿过喘振线，使柴油机与增压器联合工作时出现工作不稳定。般要求柴油机低速时的耗气特性线离开喘振线的距离即喘振裕度约的喘振流量。柴油机与涡轮的匹配涡轮应具有合适的流通能力，并在柴油机运行的范围内具有较高的效率。实践证明涡轮流通能力的大小对匹配性能是十分敏感的，柴油机与涡轮的匹配是否良好主要看涡轮流通能力的选择是否合适。其方法是在涡轮流通特性上标上柴油机的工作特性线，如果柴油机工作线偏离该型涡轮的流通特性，就应选择较大型号或较小型号的涡轮变型，如果柴油机和涡轮两者流通特性相差不大，也可变换涡轮喷嘴环面积来改变涡轮的流通能力，以达到良好匹配。般在柴油机与涡轮的匹配中能找到个最佳的喷嘴环面积，此时柴油机排气温度最低。涡轮增压器的选取根据上面算得的空气流量以及增压比为。则可以选取涡轮增压器的型号，我选取的是无锡动力厂的涡轮增压器，其流量范围为，增压比为，空气流量靠近最小的流量范围值，是为了有较高的效率，但是变工况后如果流量太低又会引起柴油机喘振，所以与最低流量范围值保持定差距。而因为存在变工况，所以增压比比最高增压比小且保持定差距。确定涡轮增压器的布置方案涡轮增压器的布置方法因柴油机的不同而不同，本论文所研究的柴油机为直列式柴油机。在直列式柴油机中，往往将增压器布置在柴油机的侧面，涡轮增压器不用支架而直接支撑在排气管上。或在高度允许时，也可讲涡轮增压器布置在汽缸盖上方，这种布置可以缩短排气管长度，有利于废气能量的利用与扫气。这里我们选择将涡轮增压器布置在柴油机的侧面。定压涡轮增压系统的排气管设计在多缸机上，各缸之间的发火间隔角应小于排气持续角，为了避免相邻气缸排气的互相干扰，需要对排气管进行分支。分支的原则是，根排气管所连各缸的排气相位必须互不重迭，或者重迭很小，由于般四冲程柴油机排气门开启持续时间约为，二冲程柴油机约为。因此，根排气管所连接的气缸数目般不超过三个，同时这三缸