2018年8月21日14:48

1) 2) 3)
船舶柴油机
复合增压
既采用涡轮增压器，又采用机械驱 动式增压器，称为复合增压方式
船舶柴油机
2018年8月21日14:48
按照增压比b的高低
① b ≤l.5； pk ≤ 0.15MPa ② b =1.5~2.5； pk = 0.15~0.25MPa ③ b =2.5~3.5； pk = 0.25~0.35MPa ④ b >3.5 ； pk > 0.35MPa
I.
II.
2)
中冷的作用：由于空气在增压器中被压缩时压力和温 度同时升高，影响了空气密度的增加和增压效果。因 此，在增压器后都设有中冷器。
增压度的定义：柴油机增压后标定功率与增压前标定功率之差 值与增压前标定功率的比值。它表示增压后功率增加的程度。 增压比的定义：πb= pk / po
I. II. III. IV.
机械增压
1)
2)
增压器(压气机)由柴油机直接驱 动的增压方式 随着增压压力的提高，增压器所 消耗的功率也随之增大。当增压 压力达到某一值时，增压器消耗 的功率有可能大于柴油机增压的 增益功率，此时柴油机的有效功 率反而下降。因此机械增压只适 于增压压力pk＜(0.15~0.17)MPa 的低增压柴油机。
2018年8月21日14:48
船舶柴油机
废气涡轮增压


1)
2)
即利用柴油机排出的废气来吹动涡轮，从 而带动增压器向气缸供气的增压方式
废气涡轮增压的优点
一般功率可提高20%~50%，高增压时为100%
废气能量利用好，柴油机的机械效率、热效率 可提高，经济性好
3)
降低排气噪声和烟度，减少环境污染
缺点 加速性能差； 热负荷较高 对大气温度和排气背压比较敏感
I. II. III.
机械增压 废气涡轮增压 复合增压
2)
船舶柴油机
目前柴油机的增压情况
2018年8月21日14:48
按照b的高低
提高柴油机有效功率的途径
pe Vh n i m Pe C pe n i m D 2 i m pe 60000 8000

降低空气温度，提高空气密度。 降低柴油机平均循环温度。 降低柴油机指示耗油率。 降低NOx等有害物质的排量displacement 新型柴油机采用了两级冷却（高温淡水冷却第一级，低温淡水冷 却第二级，能有效地利用废热，还可在低负荷或湿热航区时旁通 第二级冷却以增加进气温度-防止凝水产生，保证柴油机的良好工 作）
I.
废气能量可分为两部分：
一部分是废气由排出压力pb膨胀 到涡轮前pT的膨胀能E1 ，称为脉 冲能。为一种脉动的速度能，在 排气管中以压力波的形式出现； 另一部分是废气由压力pT膨胀到 大气压力p０的膨胀能为定压能E2。 结论：增压压力越低，脉冲动能所占 比重越大；增压压力越高，定压能越 大。即能量E1与E2的比值随增压压力 ps的不同而不同。ps越高，其比值越 低。
ห้องสมุดไป่ตู้
II.
2)
船舶柴油机
2018年8月21日14:48
三、废气涡轮增压的两种基本方式
1.
等压涡轮增压系统
2.
脉冲涡轮增压系统
船舶柴油机
2018年8月21日14:48
等压涡轮增压系统
1)
2) 3)
等压涡轮增压的特点：是把柴油机的所有气缸的 排气管都接到一根容量很大的总管上，总管能起 稳压箱的作用，尽管各气缸轮流排气，但进入涡 轮时气体压力的波动不大，基本上保持一恒定值， 故又称恒压涡轮增压或定压涡轮增压 能量利用特点：定压增压只利用了废气能量中的 定压能，而极少利用废气中的脉冲动能。 缺点：当柴油机处于低负荷或起动时性能差。须 另设辅助风机来满足低负荷时的需要。
1)
2018年8月21日14:48
脉冲增 压分组 原因

分组的原则
① 同组排气管所连各缸 的扫排气时期不相重 叠(或重叠较小) ② 脉冲增压适用于气缸 数为3的倍数的柴油机

方法是提高柴油机进气密度，可以增加气缸充气量，使更多 的燃油完全燃烧，从而大幅度提高柴油机的功率。 进气密度的增加可以通过提高进气压力和降低进气温度来实 现。
2018年8月21日14:48
船舶柴油机
增压与中冷
1)
增压的定义：就是用提高气缸进气压力的方法，使进 入气缸空气密度增加，从而可以增加喷入气缸的燃油 量，以提高柴油机的平均指示压力和柴油机的平均有 效压力。
船舶柴油机
2018年8月21日14:48
目前柴油机的增压情况
船舶大型低速二冲程柴油机：
pk = 0.25~0.30MPa，pe ≈1.5MPa；

大型中速柴油机
pk = 0.30~0.35MPa，pe =2.0~2.5MPa。
船舶柴油机
2018年8月21日14:48
二、柴油机废气能量分析
1)
第三节 废气涡轮增压与增压系统
一．柴油机增压概述 二．柴油机废气能量分析 三．废气涡轮增压的两种基本方法 四．两种增压方式的比较 五．其它增压方法 六．废 气 涡 轮 增 压 系 统
船舶柴油机
2018年8月21日14:48
一、柴油机增压概述
1.

提高柴油机有效功率的途径
增压与中冷
2.
1)
增压方式
根据驱动增压器的能量不同

但是随着增压压力的提高，脉 冲动能所占的比例越来越小， 而且由于涡轮前废气压力恒等， 涡轮的效率较高，因而等压增 压在增压压力较高的柴油机中 得到广泛应用。
船舶柴油机
1
2
3
4
5
6
2018年8月21日14:48
脉冲涡轮增压系统
脉冲涡轮增压特点：是把涡轮增压器 尽量靠近气缸，排气管短而细并进行 分组，排气管中(涡轮前)的压力是波 动的 2) 能量利用特点：脉冲增压利用了部分 的脉冲动能E1(可利用40%~50% E1) 和定压能E2，故废气能量利用增高。 尤其在增压压力较低时，脉冲动能所 占比例增大，此时采用脉冲增压可使 废气能量得到更充分的利用。缺点是 涡轮工况不稳定，效率较低 3) 排气管分组 船舶柴油机



1) 2)
根据有效功率Pe的计算公式：Pe ∝ D2Spenmi 可 知提高柴油机有效功率的途径是：
改变柴油机的结构参数i.D.s.m 提高柴油机的转速n。

柴油机转速增加可以增大柴油机作功频率，提高功率，但磨 损增加，柴油机寿命及可靠性降低。
3)

提高平均有效压力pe（燃油量-负荷和燃烧的质量）