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柴油机高增压技术

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目前,国际主要品牌增压器的增压比己达5.2。其中,MAN公司2004年至今先后推出TCR、TCA系列增压器,压比指标均达到5.0以上,其中,TCR系列单级压比大于5.5。但是高压比对改善柴油机低工况性能意义不大,因此需对增压系统进行改进。目前,可用以改善高增压柴油机各工况性能的增压系统有相继增压系统、可变截面涡轮增压系统、废气旁通增压系统等。
(1)相继增压系统。在低压工作状况时,增压系统废气能量不足,引起涡轮转速下降,使得增压压力不足,最终导致增压器喘振、柴油机功率下降。而相继增压系统采用多个小流量的增压器结构,随发动机转速和负荷的增长,相继按次序投入工作,这样可保证工作中的增压器始终在高效率区运行,有效地改善了柴油机低工况性能。该系统主要用于高、中速型V型机等。

(2)可变截面涡轮增压系统。此系统的原理是根据增压柴油机外界负荷大小的具体情况,通过改变喷嘴环叶片的角度改变流入涡轮叶片的气流参数,实现涡轮做功的连续变化,进而控制压气机增压压力值,从而使得柴油机与增压器在各工况下均有良好的匹配。

(3)废气旁通增压系统。废气旁通增压系统采用较小的废气流通截面,可有效改善柴油机在低转速时的经济性、排放性能以及瞬态响应。在高负荷时,可通过打开废气旁通阀,释放多余废气,减小进气压力,从而解决了过小的涡轮通流面积导致的高负荷区增压压力过大从而产生的最高燃烧压力过高、机械负荷以及热负荷过高等不利情况。该增压系统主要用于对低工况性能要求不是很高的机型上,目前应用的机型主要有Wrtsil的中速机和MANB&W的中速机。