在我們了解完柴油機(jī)增壓系統(tǒng)后，為大家介紹一下最常用的柴油機(jī)增壓方法-廢氣渦輪增壓，在柴油發(fā)電機(jī)組中我們統(tǒng)稱(chēng)為廢氣渦輪增壓系統(tǒng)。今天重點(diǎn)為大家講解一下柴油機(jī)廢氣渦輪增壓工作原理、結(jié)構(gòu)以及2種形式。
 一、柴油機(jī)廢氣渦輪增壓工作原理

 廢氣渦輪增壓是利用柴油機(jī)排出的廢氣能量來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器，將空氣壓縮后再送入氣缸的一種增壓方法。柴油機(jī)采用廢氣渦輪增壓后，可提高輸出功率30％～100％以上，同時(shí)還可減少單位功率的質(zhì)量，縮小外形尺寸，節(jié)省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油機(jī)扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對(duì)大氣的污染等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。尤其在高原地區(qū)因氣壓低、空氣稀薄，導(dǎo)致輸出功率下降。一般當(dāng)海拔高度每升高1000m，功率將下降8％～10％。若裝設(shè)渦輪增壓器后，可以恢復(fù)原輸出功率，其經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。

 二、柴油機(jī)廢氣渦輪增壓結(jié)構(gòu)

        柴油機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)如圖4-19所示。將柴油機(jī)排氣管接到增壓器的蝸殼上，柴油機(jī)排出的具有500～650℃高溫和一定壓力的廢氣經(jīng)蝸殼進(jìn)入噴嘴環(huán)，噴嘴環(huán)的通道面積由大逐漸變小，因而可以做到:雖然廢氣的壓力和溫度在下降，但其流速在不斷提高，高速的廢氣流，按一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪的轉(zhuǎn)速就越快。通過(guò)渦輪的廢氣最后排入大氣。

 三、柴油機(jī)廢氣渦輪增壓形式
 廢氣渦輪增壓器按進(jìn)入渦輪的氣流方向，可分為軸流式和徑流式兩種。
 1.徑流式渦輪增壓器徑流式渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)如圖4-20所示。
 它主要是由蝸殼、噴嘴環(huán)、渦輪和轉(zhuǎn)子軸等組成。徑流式渦輪增壓器工作時(shí)，柴油機(jī)排出的廢氣進(jìn)入增壓器的蝸殼后，沿增壓器轉(zhuǎn)子軸的軸線垂直平面（即徑向）流動(dòng)。這是由于當(dāng)氣流通過(guò)噴嘴時(shí)，一部分壓能和熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，由此獲得高速氣流。由噴嘴環(huán)出來(lái)的高速氣流按一定方向流入葉輪，在葉輪中被迫沿著彎曲通道改變流動(dòng)方向，在離心力的作用下，氣流質(zhì)點(diǎn)投向葉片凹面，壓力增加而相對(duì)速度降低；葉片凸面上則相對(duì)速度提高而壓力降低，因此，作用在葉片凹凸面上的氣流合力（即壓力差）在渦輪軸上形成推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)的力矩，因而從葉輪流出的廢氣經(jīng)由渦輪中心沿軸排出。中型柴油機(jī)大多采用徑流式渦輪增壓器。
 2.軸流式輪增壓器軸流式輪增壓器工作時(shí)、柴油機(jī)排出的度氣進(jìn)入増壓器的蝸売之后、氣流沿著增壓器的轉(zhuǎn)子軸的軸線方向流動(dòng)，故稱(chēng)軸流式。大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用這種形式的增壓器。
 度氣渦輪增壓器按是否利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)廢氣的脈沖能量，可分為恒壓式和脈沖式兩種增壓器。
        
 ①恒壓式廢氣輪增壓器是將多缸柴油機(jī)全部氣缸的排氣岐管接到一根排氣總管內(nèi)，再與增壓器與売相連接，而廢氣以某一平均壓力順著一個(gè)單一的蝸売進(jìn)氣道通向整個(gè)噴嘴環(huán)，這種增壓器常用于大功率高增壓柴油機(jī)中。
 ②脈沖式廢氣渦輪增壓器的排氣系統(tǒng)示意圖如圖4-21所示。以六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為例來(lái)說(shuō)明、其發(fā)火次序?yàn)?-5-3-6-2-4，通常將1、2、3缸的排氣道連接到一根排氣歧管上，沿蝸売上的一條進(jìn)氣道通向半圏噴嘴環(huán)；而將4、5、6缸的排氣道連接到另一根排氣歧管，沿蝸殼上的另一條進(jìn)氣道，通向另半圏噴嘴環(huán)，這樣各缸排氣互不干擾，這種結(jié)構(gòu)可以充分利用廢氣的脈沖能量，并能利用壓力高峰后的瞬間真空掃氣，防止某缸排氣壓力波高峰倒流到正在吸氣的另一缸中，因此，在同一根排氣歧管的各氣缸發(fā)火間隔應(yīng)大于180°曲軸轉(zhuǎn)角。目前，中型柴油機(jī)廢氣渦輪增壓均采用脈沖式增壓器。
 廢氣渦輪增壓器的主要性能指標(biāo)是空氣壓力升高比，簡(jiǎn)稱(chēng)壓比，用πk表示，它是壓氣機(jī)出口空氣壓力pk和壓氣機(jī)進(jìn)口空氣壓力p1的比值，即
 πk＝pk/p1
 壓氣機(jī)出口空氣壓力值越大、進(jìn)入氣缸的空氣密度也越大。渦輪增壓器按壓比大小可分為低、中、高增壓三種：
 低增數(shù)πk＜1.7:中增壓πk＝1.7～2.5:高增壓πk＞2.5
 πk＞1.8的中增壓、就要采用中器?以降低壓氣機(jī)出口空氣溫度，使進(jìn)入氣缸的空氣密度增大。目前、油發(fā)動(dòng)機(jī)上普遍采用低、中增壓徑流脈沖式廢氣渦輪增壓器。高增壓柴油機(jī)已式為發(fā)展趨勢(shì)。
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 柴油機(jī)增壓系統(tǒng)按照驅(qū)動(dòng)增壓器所用能量來(lái)源的不同基本的增壓方法可分為三類(lèi)：
 1.機(jī)械增壓系統(tǒng)。
 2.廢氣渦輪增壓系統(tǒng)。
 3.復(fù)合增壓系統(tǒng)三類(lèi)。
 4.統(tǒng)稱(chēng)為其他增壓方法。
 其他增壓多是利用進(jìn)排氣管內(nèi)的氣體動(dòng)力效應(yīng)來(lái)提高氣缸充氣效率的慣性增壓系統(tǒng)以及利用進(jìn)排氣的壓力交換來(lái)提高氣缸空氣壓力的氣波增壓器。