1、 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32第三节第三节 废气涡轮增压与增压系统废气涡轮增压与增压系统一一柴油机增压概述柴油机增压概述二二柴油机废气能量分析柴油机废气能量分析三三废气涡轮增压的两种基本方法废气涡轮增压的两种基本方法四四两种增压方式的比较两种增压方式的比较五五其它增压方法其它增压方法六六废废 气气 涡涡 轮轮 增增 压压 系系 统统 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32一、柴油机增压概述一、柴油机增压概述3.提高柴油机有效功率的途径提高柴油机有效功率的途径n增压与中冷增压与中冷4.增压方式增压方式1)根据驱动增压器的能量不同根据驱动增压器的能量不同I.机械增
2、压机械增压II.废气涡轮增压废气涡轮增压III.复合增压复合增压 2)按照按照 b的高低的高低目前柴油机的增压情况目前柴油机的增压情况 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32提高柴油机有效功率的途径提高柴油机有效功率的途径根据有效功率根据有效功率Pe的计算公式：的计算公式：Pe D2Spenmi 可可知提高柴油机有效功率的途径是：知提高柴油机有效功率的途径是：1)改变柴油机的结构参数改变柴油机的结构参数i.D.s.m2)提高柴油机的转速提高柴油机的转速n。l柴油机转速增加可以增大柴油机作功频率，提高功率，但磨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
3、靠性降低。损增加，柴油机寿命及可靠性降低。3)提高平均有效压力提高平均有效压力pe（燃油量（燃油量-负荷和燃烧的质量）负荷和燃烧的质量）l方法方法是提高柴油机进气密度，可以增加气缸充气量，使更多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的燃油完全燃烧，从而大幅度提高柴油机的功率。l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。现。e2mpmi800060000DminVpinpCPheee增压与中冷增压与中冷1)1)增压的定义：就是用提高气缸进气压力的方法，使进增压的定义：就是用提高气
4、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。效压力。I.I.增压度增压度的定义：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。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。II.II.增压比增压比的定义的定义：b b= = p pk k / / p po o2)2)中冷中冷的作用：由于空气在增压器中被压缩时压力和温的作用：由
5、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。此，在增压器后都设有中冷器。I.I.降低空气温度，提高空气密度。降低空气温度，提高空气密度。II.II.降低柴油机平均循环温度。降低柴油机平均循环温度。III.III.降低柴油机指示耗油率。降低柴油机指示耗油率。IV.IV.降低降低NOxNOx等有害物质的排量等有害物质的排量displacementdisplacementn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，
6、能有效地利用废热，还可在低负荷或湿热航区时旁通却第二级，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，保证柴油机的良好防止凝水产生，保证柴油机的良好工作）工作） 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32机械增压机械增压 1)增压器增压器(压气机压气机)由柴油机直接驱由柴油机直接驱动的增压方式动的增压方式2)随着增压压力的提高，增压器所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的功率有可能大于柴
7、油机增压的增益功率，此时柴油机的有效功增益功率，此时柴油机的有效功率反而下降。因此率反而下降。因此机械增压只适机械增压只适于增压压力于增压压力pk(0.150.17)MPa的低增压柴油机的低增压柴油机。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32废气涡轮增压废气涡轮增压即利用柴油机排出的废气来吹动涡轮，从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废气涡轮增压的优点1.一般功率可提高一般功率可提高20%50%，高增压时为，高增压时为100%2.废气能量利用好，柴油机的机械效率、热效率废气能量利用好，柴油机的机械效
8、率、热效率可提高，经济性好可提高，经济性好3.降低排气噪声和烟度，减少环境污染降低排气噪声和烟度，减少环境污染缺点缺点1.加速性能差；加速性能差；2.热负荷较高热负荷较高3.对大气温度和排气背压比较敏感对大气温度和排气背压比较敏感 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32复合增压复合增压 既采用涡轮增压器，又采用机械驱既采用涡轮增压器，又采用机械驱动式增压器，称为复合增压方式动式增压器，称为复合增压方式 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32按照增压比按照增压比 b的高低的高低 b l.5； pk 0.15MPa b =1.52.5； pk = 0.150.25MPa b
9、 =2.53.5； pk = 0.250.35MPa b 3.5 ； pk 0.35MPa 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32目前柴油机的增压情况目前柴油机的增压情况船舶大型低速二冲程柴油机：船舶大型低速二冲程柴油机： pk = 0.250.30MPa，pe 1.5MPa；大型中速柴油机大型中速柴油机pk = 0.300.35MPa，pe =2.02.5MPa。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32二、柴油机废气能量分析二、柴油机废气能量分析1)废气能量可分为两部分：废气能量可分为两部分：I.一部分是废气由排出压力一部分是废气由排出压力pb膨胀膨胀到涡轮前到涡轮前
10、pT的膨胀能的膨胀能E1 ，称为脉，称为脉冲能。为一种脉动的速度能，在冲能。为一种脉动的速度能，在排气管中以压力波的形式出现；排气管中以压力波的形式出现；II.另一部分是废气由压力另一部分是废气由压力pT膨胀到膨胀到大气压力大气压力p的膨胀能为定压能的膨胀能为定压能E2。2)结论：增压压力越低，脉冲动能所占结论：增压压力越低，脉冲动能所占比重越大；增压压力越高，定压能越比重越大；增压压力越高，定压能越大。即能量大。即能量E1与与E2的比值随增压压力的比值随增压压力ps的不同而不同。的不同而不同。ps越高，其比值越越高，其比值越低。低。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32三、废气
11、涡轮增压的两种基本方式三、废气涡轮增压的两种基本方式7.等压涡轮增压系统等压涡轮增压系统8.脉冲涡轮增压系统脉冲涡轮增压系统 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32等压涡轮增压系统等压涡轮增压系统1)等压涡轮增压的特点：是把柴油机的所有气缸的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，但稳压箱的作用，尽管各气缸轮流排气，但进入涡进入涡轮时气体压力的波动不大，基本上保持一恒定值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故又称恒压涡轮增压
12、或定压涡轮增压2)能量利用特点：定压增压能量利用特点：定压增压只利用了废气能量中的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定压能，而极少利用废气中的脉冲动能。 3)缺点：当柴油机处于低负荷或起动时性能差。须缺点：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。另设辅助风机来满足低负荷时的需要。213456n但是随着增压压力的提高，脉但是随着增压压力的提高，脉冲动能所占的比例越来越小，冲动能所占的比例越来越小，而且由于涡轮前而且由于涡轮前废气压力恒等，废气压力恒等，涡轮的效率较高涡轮的效率较高，因而等压增，因而等压增压在增压压力较高的柴油机中压在增压压力较高的
13、柴油机中得到广泛应用。得到广泛应用。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32脉冲涡轮增压系统脉冲涡轮增压系统1)1)脉冲涡轮增压特点：是把涡轮增压器脉冲涡轮增压特点：是把涡轮增压器尽量靠近气缸，排气管短而细并进行尽量靠近气缸，排气管短而细并进行分组，排气管中分组，排气管中( (涡轮前涡轮前) )的压力是波的压力是波动的动的 2)2)能量利用特点：脉冲增压利用了部分能量利用特点：脉冲增压利用了部分的脉冲动能的脉冲动能E E1 1( (可利用可利用40%40%50% E50% E1 1) )和和定压能定压能E E2 2，故废气能量利用增高。尤，故废气能量利用增高。尤其在增压压力较低时，
14、脉冲动能所占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。气能量得到更充分的利用。缺点是涡缺点是涡轮工况不稳定，效率较低轮工况不稳定，效率较低3)排气管分组排气管分组 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32脉冲增脉冲增压分组压分组原因原因在多缸柴油机的脉冲增压系统中，在多缸柴油机的脉冲增压系统中，如果各缸的排气管均排入一根排如果各缸的排气管均排入一根排气管，则会产生扫、排气的相互气管，则会产生扫、排气的相互干扰。干扰。1)当某缸进行扫气而相邻缸正好排气当某缸进行扫气而相邻缸正好排气时，排气压力波就会传到扫气缸
15、的时，排气压力波就会传到扫气缸的排气口处，使该缸排气背压升高，排气口处，使该缸排气背压升高，从而影响该扫气的正常进行。从而影响该扫气的正常进行。2)如果每缸各自向单独的排气管排气，如果每缸各自向单独的排气管排气，虽然消除了各缸的排气干扰，但涡虽然消除了各缸的排气干扰，但涡轮供气间断，效率降低。轮供气间断，效率降低。结论结论：脉冲涡轮增压柴油机为避：脉冲涡轮增压柴油机为避免各缸扫排气的互相干扰，排气免各缸扫排气的互相干扰，排气管必须进行分组管必须进行分组 同组排气管所连各缸同组排气管所连各缸的扫排气时期不相重的扫排气时期不相重叠叠(或重叠较小或重叠较小) 脉冲增压适用于气缸脉冲增压适用于气缸数为
16、数为3的倍数的柴油机的倍数的柴油机分组的原则分组的原则 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32四、两种增压方式的比较四、两种增压方式的比较14. 废气能量的利用废气能量的利用15. 涡轮的工作性能涡轮的工作性能 16. 增压系统的布置增压系统的布置 17. 管理上的要求管理上的要求 18. 结论结论 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32废气能量的利用废气能量的利用 在总的废气可用能在总的废气可用能E1+ E2中，它们所占比例随增压压中，它们所占比例随增压压力的提高力的提高E1降低，总的来讲，降低，总的来讲，脉冲增压脉冲增压所利用的能量所利用的能量中中脉冲能少于定压能脉
17、冲能少于定压能。因而在高增压时采用等压增压较为有利，但在低负荷时性能差，因而在高增压时采用等压增压较为有利，但在低负荷时性能差，即在变工况运行时的动态响应能力差（即在变工况运行时的动态响应能力差（由于排气管容积较大，由于排气管容积较大，低负荷时低负荷时排气管中压力低，能量少排气管中压力低，能量少）。）。1)等压增压：只利用了废气的定压能等压增压：只利用了废气的定压能E2。废气的脉冲动。废气的脉冲动能能E1在传递过程中损失掉了（变为很少的热能加热了在传递过程中损失掉了（变为很少的热能加热了废气）。废气）。2)脉冲增压：利用了废气的脉冲增压：利用了废气的E1+ E2 。在涡轮增压器和排。在涡轮增压
18、器和排气系统设计正确的情况下，脉冲动能中有气系统设计正确的情况下，脉冲动能中有40%50%可可以得到利用。所以，采用脉冲增压的柴油机从废气中以得到利用。所以，采用脉冲增压的柴油机从废气中获得的总能量较多，工作能力较大。但随着增压压力获得的总能量较多，工作能力较大。但随着增压压力逐渐升高这种优势逐渐下降。逐渐升高这种优势逐渐下降。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32涡轮的工作性能涡轮的工作性能 1)脉冲增压：进入涡轮的废气的压力和流速脉冲增压：进入涡轮的废气的压力和流速是变化的且不稳定，使得进入涡轮的气体是变化的且不稳定，使得进入涡轮的气体对叶片产生冲击，增加了损失，故涡轮的对叶
19、片产生冲击，增加了损失，故涡轮的效率低效率低。2)等压增压：由于废气是在等压下进入涡轮等压增压：由于废气是在等压下进入涡轮的，气流的压力和速度不变，涡轮的转速的，气流的压力和速度不变，涡轮的转速比较稳定，故比较稳定，故效率高效率高。显然，从这方面来。显然，从这方面来看，采用定压增压是有利的。看，采用定压增压是有利的。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32增压系统的布置增压系统的布置 1)脉冲增压：为了有效地利用废气的脉冲动能脉冲增压：为了有效地利用废气的脉冲动能E1，对排气系统的布置、构造和加工等方面都有较对排气系统的布置、构造和加工等方面都有较严格的要求。如要求严格的要求。如要
20、求排气管尽量短而细，光滑排气管尽量短而细，光滑且弯头少，排气管、床垫、排气口要对齐，增且弯头少，排气管、床垫、排气口要对齐，增压器应尽量靠近排气口处等压器应尽量靠近排气口处等。这就给。这就给系统的布系统的布置带来困难，排气管的拆装检修也不方便置带来困难，排气管的拆装检修也不方便。2)定压增压：定压增压：排气系统的布置比较简单排气系统的布置比较简单，只需装，只需装设容积足够大的排气总管，增压器的布置不受设容积足够大的排气总管，增压器的布置不受限制，增压器的数量也可以减少。在这方面，限制，增压器的数量也可以减少。在这方面，脉冲增压就不如定压增压。脉冲增压就不如定压增压。 船舶柴油机船舶柴油机202
21、2年6月23日12:32管理上的要求管理上的要求 脉冲增压：由于布置上的要求，脉冲增压脉冲增压：由于布置上的要求，脉冲增压的增压器离排气口的增压器离排气口(阀阀)很近，涡轮叶片易很近，涡轮叶片易污损，活塞环的碎片以及燃气中的炭粒等污损，活塞环的碎片以及燃气中的炭粒等容易损伤涡轮中的零件。此外脉冲增压对容易损伤涡轮中的零件。此外脉冲增压对气口气口(阀阀)正时和气口的清洁程度较敏感，正时和气口的清洁程度较敏感，而而定压增压则不敏感定压增压则不敏感。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32结论结论在不同的增压压力情况下应采用不同的增压方式在不同的增压压力情况下应采用不同的增压方式1)低、
22、中增压中绝大多数机型均采用脉冲增压低、中增压中绝大多数机型均采用脉冲增压l当当pk介于介于0.130.20MPa之间时，采用脉冲增压能更多之间时，采用脉冲增压能更多地利用废气能量。虽然在结构、涡轮效率等方面有缺地利用废气能量。虽然在结构、涡轮效率等方面有缺点，但与其优点相比还是属于第二位的。点，但与其优点相比还是属于第二位的。2)高增压时均采用等压增压高增压时均采用等压增压l当当pk介于介于0.200.25MPa时，由于脉冲增压在废气能量时，由于脉冲增压在废气能量利用方面的优点不突出了，而在其结构布置、效率等利用方面的优点不突出了，而在其结构布置、效率等方面的缺点突出了。如苏尔寿公司的方面的缺
23、点突出了。如苏尔寿公司的RND型以后的新型以后的新机型、曼恩公司的机型、曼恩公司的KSZ型以后的新机型等均采用定压型以后的新机型等均采用定压涡轮增压。涡轮增压。当前，增压系统向定压增压发展当前，增压系统向定压增压发展。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32五、其它增压形式五、其它增压形式22.脉冲转换增压脉冲转换增压23.多脉冲增压多脉冲增压 24.单管模件式单管模件式(Modular Pulse Converter)脉冲转换脉冲转换增压系统增压系统1)系统布置系统布置2)特点特点作业作业 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32作业作业1.试从柴油机结构参数、柴油机转
24、速或活塞平均速度、试从柴油机结构参数、柴油机转速或活塞平均速度、平均有效压力等三个方面分析提高柴油机功率的措平均有效压力等三个方面分析提高柴油机功率的措施。施。2.增压系统中的空冷器有什么作用？增压系统中的空冷器有什么作用？3.脉冲增压的排气管为什么要进行分组？分组有何原脉冲增压的排气管为什么要进行分组？分组有何原则？则？4.试分析比较脉冲增压与定压增压两种涡轮增压形式试分析比较脉冲增压与定压增压两种涡轮增压形式的优缺点是什么的优缺点是什么?（定压涡轮增压和脉冲涡轮增压的（定压涡轮增压和脉冲涡轮增压的特点各是什么？）特点各是什么？）5.当代新型船用柴油机为什么均采用定压涡轮增压当代新型船用柴油
25、机为什么均采用定压涡轮增压? 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32脉冲转换增压脉冲转换增压 1)应用：气缸数为应用：气缸数为4的整倍数的柴油机的整倍数的柴油机2)优点：可避免扫排气的相互干扰又使涡轮的供气稳定而连续，不仅优点：可避免扫排气的相互干扰又使涡轮的供气稳定而连续，不仅利用了脉冲动能，而且涡轮的效率也较高。利用了脉冲动能，而且涡轮的效率也较高。3)要求：要求：I.共管两缸发火间隔角对四冲程机应大于共管两缸发火间隔角对四冲程机应大于240，对二冲程机应大于，对二冲程机应大于120II.为了提高两支管间的引射作用，接于两支管的各缸之间的发火间隔角对为了提高两支管间的引射作用，
26、接于两支管的各缸之间的发火间隔角对四冲程机要大于四冲程机要大于180，对二冲程机要大于，对二冲程机要大于9018632745 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32多脉冲增压多脉冲增压 1)应用：缸数为应用：缸数为8的整倍数的柴油机的整倍数的柴油机2)优点：涡轮的效率及柴油机性能优点：涡轮的效率及柴油机性能更接近定压涡轮增压柴油机更接近定压涡轮增压柴油机3)要求：将排气不重迭的气缸连接要求：将排气不重迭的气缸连接到一根细的共用排气支管上，再到一根细的共用排气支管上，再在每根排气支管后接一个收缩喷在每根排气支管后接一个收缩喷管，然后将它连接到一个短的混管，然后将它连接到一个短的混合管
27、，最后通到涡轮增压器。合管，最后通到涡轮增压器。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32MPC系统布置系统布置与定压增压系统相似与定压增压系统相似I.各缸排气支管中的缩口面积只有排气阀最大开启面各缸排气支管中的缩口面积只有排气阀最大开启面积的积的40%左右，且支管向涡轮方向倾斜左右，且支管向涡轮方向倾斜30，以便，以便减少总管内压力波动对支管内压力的影响，有利于减少总管内压力波动对支管内压力的影响，有利于扫气过程的进行。流出支管时，排气流速增高压力扫气过程的进行。流出支管时，排气流速增高压力下降，部分利用了排气中的脉冲能量。下降，部分利用了排气中的脉冲能量。II.排气总管的直径小，
28、只有气缸直径的排气总管的直径小，只有气缸直径的50%60%，使，使总管中气体的流速较高，对其他各缸的排气产生引总管中气体的流速较高，对其他各缸的排气产生引射作用。射作用。III.总管再经一个扩压器与涡轮的入口相连。总管再经一个扩压器与涡轮的入口相连。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32MPC特点特点兼顾脉冲和定压的优点兼顾脉冲和定压的优点1)排气管布置简单、不需要分组，又不受柴油排气管布置简单、不需要分组，又不受柴油机缸数限制机缸数限制2)废气涡轮效率较高，工作性能较好废气涡轮效率较高，工作性能较好3)成本低、可靠性好、维修方便、结构紧凑等成本低、可靠性好、维修方便、结构紧凑等
29、4)柴油机工作性能优于多脉冲转换增压系统。柴油机工作性能优于多脉冲转换增压系统。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32六、增六、增 压压 系系 统统 27. 单独增压系统单独增压系统1)定义定义2)应用应用28. 串联增压系统串联增压系统 1)定义定义2)应用特点应用特点 3.串联旁通增压系统串联旁通增压系统 1)定义定义2)特点特点4.并联增压系统并联增压系统 1)定义定义2)特点特点5.现代新型二冲程船舶柴现代新型二冲程船舶柴油机采用增压器特点油机采用增压器特点采用复合增压的目的采用复合增压的目的 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32现代新型二冲程船舶柴油机采用
30、现代新型二冲程船舶柴油机采用增压器特点增压器特点n现代新型二冲程船舶柴油机普遍采用直流扫气，现代新型二冲程船舶柴油机普遍采用直流扫气，新鲜空气和废气掺混少，气流路线短；并且由新鲜空气和废气掺混少，气流路线短；并且由于废气涡轮增压器的效率不断提高，目前大型于废气涡轮增压器的效率不断提高，目前大型轴流式涡轮增压器效率可达轴流式涡轮增压器效率可达68%76%。一般。一般认为达到认为达到64%时，能完全满足增压的要求，因时，能完全满足增压的要求，因此复合增压已很少使用。此复合增压已很少使用。n使用使用TCS动力涡轮动力涡轮系统可提高柴油机总效率，系统可提高柴油机总效率，但系统比较复杂，并造成废气锅炉可
31、用能下降，但系统比较复杂，并造成废气锅炉可用能下降，出现几年后不再使用出现几年后不再使用 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32TCS动力涡轮动力涡轮 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32采用复合增压的目的采用复合增压的目的w解决二冲程柴油机实现废气涡轮增压时废气解决二冲程柴油机实现废气涡轮增压时废气涡轮与压气机之间涡轮与压气机之间功率不平衡功率不平衡问题。问题。1)原因：原因：I.过量空气系数大。过量空气系数大。II.靠新气和废气的压差进行扫气靠新气和废气的压差进行扫气III.废气能量低，故使涡轮发出功率远小于压气机所需功率。废气能量低，故使涡轮发出功率远小于压气机
32、所需功率。2)解决的方法：解决的方法：I.尽可能多地利用废气能量。尽可能多地利用废气能量。II.改善换气质量，减少新气与废气的掺混。改善换气质量，减少新气与废气的掺混。III.提高增压器效率。提高增压器效率。IV.采用复合增压。采用复合增压。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32定义定义w只利用废气涡轮增压器来实现只利用废气涡轮增压器来实现增压，而不增设其他辅助机械增压，而不增设其他辅助机械的增压系统的增压系统由于完全由废气驱动涡轮旋转，由于完全由废气驱动涡轮旋转，无需消耗柴油机的有效功，所无需消耗柴油机的有效功，所以该增压系统能够以该增压系统能够最有效地提最有效地提高柴油机的功
33、率，同时还能改高柴油机的功率，同时还能改善柴油机的经济性善柴油机的经济性。柴油机废气涡轮增压系统由柴油机、压气机、废柴油机废气涡轮增压系统由柴油机、压气机、废气涡轮机、空气冷却器和辅助扫气泵等基本元件气涡轮机、空气冷却器和辅助扫气泵等基本元件组成，其主要任务是提供足够的空气，保证柴油组成，其主要任务是提供足够的空气，保证柴油机扫气和燃烧的需要。机扫气和燃烧的需要。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32应用应用w船用四冲程柴油机船用四冲程柴油机：可采用等压增压和脉冲增压：可采用等压增压和脉冲增压的单独增压系统，主要原因有：的单独增
34、压系统，主要原因有：1)四冲程柴油机的换气质量好；四冲程柴油机的换气质量好；2)活塞具有推挤废气和抽吸新气的能力，增压压力变化对活塞具有推挤废气和抽吸新气的能力，增压压力变化对进、排气的影响较小。进、排气的影响较小。在四冲程机上，得到广泛应用，不设其它辅助泵，就可在四冲程机上，得到广泛应用，不设其它辅助泵，就可以满足起动、低速、全速工作的需要以满足起动、低速、全速工作的需要w直流扫气柴油机直流扫气柴油机（排气规律易控制、换气质量好，（排气规律易控制、换气质量好，排气管布置方便、紧凑）排气管布置方便、紧凑） ：只采用脉冲增压，需：只采用脉冲增压，需另设辅助风机在低负荷时或另设辅助风机在低负荷时或
35、在增压器损坏时保证在增压器损坏时保证柴油机能够继续运转柴油机能够继续运转。特别是单独增压系统。特别是单独增压系统在高在高增压时，低负荷性能较差增压时，低负荷性能较差。wMAN B&W公司和公司和Wartsla瑞士公司对此的改正方法瑞士公司对此的改正方法 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32MAN B&W公司和公司和Wartsla瑞士瑞士公司对此的改正方法公司对此的改正方法在部分负荷时可增加在部分负荷时可增加进气压力进气压力在低速高负荷时放在低速高负荷时放掉过剩废气掉过剩废气 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32串联增压系统定义串联增压系统定义 w是将涡轮增压器与辅助
36、扫是将涡轮增压器与辅助扫气泵串联气泵串联w空气先进入涡轮增压器的空气先进入涡轮增压器的压气机，经过压缩后进入压气机，经过压缩后进入曲轴传动的压气机中，再曲轴传动的压气机中，再经过压缩然后进入气缸。经过压缩然后进入气缸。w在曲轴传动的压气机的前、在曲轴传动的压气机的前、后可以接入空气冷却器，以后可以接入空气冷却器，以便冷却高温空气。便冷却高温空气。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32应用与特点应用与特点I.应用：串联增压系统比较典型的是采用定压应用：串联增压系统比较典型的是采用定压涡轮增压器与涡轮增压器与往复泵往复泵，也有采用脉冲涡轮增，也有采用脉冲涡轮增压器与往复泵串联压器与往
37、复泵串联II.特点：与单独增压系统相比：特点：与单独增压系统相比：i.工作可靠，工作可靠，起动性和低负荷性能好起动性和低负荷性能好；ii.省去了应急电动鼓风机省去了应急电动鼓风机，当涡轮增压器损坏时，当涡轮增压器损坏时，往复扫气泵仍可使柴油机在往复扫气泵仍可使柴油机在70%80%nb下稳定运下稳定运转，并且不管柴油机的废气能量是否足够，均可转，并且不管柴油机的废气能量是否足够，均可较简便地满足柴油机所需增压压力；较简便地满足柴油机所需增压压力；iii.有利于实现高增压有利于实现高增压；iv.二级往复泵使二级往复泵使结构复杂，装置重量增加结构复杂，装置重量增加。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6
38、月23日12:32串联旁通增压串联旁通增压系统系统 w是串联增压系统中的一个特殊情况，是串联增压系统中的一个特殊情况，脉冲涡轮增压器与主机活塞泵串联。脉冲涡轮增压器与主机活塞泵串联。脉冲涡轮增压器作为第一级增压，脉冲涡轮增压器作为第一级增压，主机活塞泵作为第二级增压。主机活塞泵作为第二级增压。w扫气箱分成两部分，在外侧的扫气箱分成两部分，在外侧的1是各缸共是各缸共用的，内侧部分按每个气缸分隔起来并和用的，内侧部分按每个气缸分隔起来并和活塞下部空间相连通组成扫气室活塞下部空间相连通组成扫气室2。扫气。扫气箱箱1和扫气室和扫气室2之间设有单向阀之间设有单向阀3(又称口琴又称口琴阀阀)。 船舶柴油机
39、船舶柴油机2022年6月23日12:32特点特点I.该增压系统为部分串联，扫气前该增压系统为部分串联，扫气前期是串联，后期使串联失效，由期是串联，后期使串联失效，由废气涡轮增压器单独供气。废气涡轮增压器单独供气。II.工作可靠。当废气涡轮增压器损工作可靠。当废气涡轮增压器损坏时，仍能维持柴油机坏时，仍能维持柴油机70%nb下下稳定运转。稳定运转。III.扫气前期扫气室压力较高，有利扫气前期扫气室压力较高，有利于降低排气口高度，增大柴油机于降低排气口高度，增大柴油机的有效行程。的有效行程。IV.起动和低负荷运转性能差，所以，起动和低负荷运转性能差，所以，必须增设电动鼓风机以便在低负必须增设电动鼓
40、风机以便在低负荷和起动时使用。荷和起动时使用。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32并联增压系统并联增压系统 I.是将涡轮增压器与活塞下部是将涡轮增压器与活塞下部辅助增压泵并联工作。辅助增压泵并联工作。II.一般涡轮增压器所供应的空一般涡轮增压器所供应的空气量为增压空气量的气量为增压空气量的75%80%，其余空气量由活，其余空气量由活塞下部辅助增压泵供给。塞下部辅助增压泵供给。n由于辅助增压泵只供给一由于辅助增压泵只供给一小部分空气，则只需将柴小部分空气，则只需将柴油机的部分气缸下部做成油机的部分气缸下部做成辅助增压泵。辅助增压泵。 船舶柴油机船舶柴油机2022年6月23日12:32特点特点w并联增压系统在低负荷时因涡并联增压系统在低负荷时因涡轮增压器供气显著下降，而辅轮增压器供气显著下降，而辅助增压泵的供气量远远不足，助增压泵的供气量远远不足，故柴油机在故柴油机在低负荷时的工作性低负荷时的工作性能差能差。必须附设电动鼓风机以。必须附设电动鼓风机以便在起动和低负荷时使用。便在起动和低负荷时使用。
