引言：伴隨著生產(chǎn)的需要與科技水平的提高，對康明斯柴油發(fā)電機提出了更高的要求，既規(guī)定康明斯柴油機輸出輸出功率要大一些，合理性好些，并且凈重輕一點，容積要低。康明斯柴油機輸出輸出功率大小，在于進到氣缸的汽柴油和空氣中的數(shù)量和熱能的合理使用率。由此可見：要提升康明斯柴油機的功率，較經(jīng)濟最有效的辦法是增加進到氣缸的氣量。在康明斯柴油機汽缸容量保持一致條件下，提升進到氣缸的空氣的密度是提升康明斯柴油機輸出輸出功率的重要手段。但是，空氣的密度和壓力正相關(guān)，與溫度反比，因而，提升進氣壓力，減少排氣溫度都可以提升進氣口相對密度。現(xiàn)階段康明斯柴油機中使用增壓機來提升工作壓力，選用中冷器減少氣體環(huán)境溫度。所說增加，既用增壓機（離心壓縮機）將康明斯柴油發(fā)電機的進氣口在缸外壓縮后再送進汽缸，以增強康明斯柴油發(fā)電機的空氣流量，進而提升均值合理壓力輸出功率。



一、康明斯柴油機增加方式



沒有增壓機的康明斯柴油發(fā)電機進氣口方法稱之為自吸，它和增加型柴油機功率對比曲線如下圖1所顯示。依照推動增壓機常用供能物質(zhì)的差異，最基本的增加方式可分為三類：機械增壓系統(tǒng)軟件、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)軟件和復(fù)合增壓系統(tǒng)三類。除開運用上述三種方式來提升氣缸的氣體壓力外，也有運用進排汽管內(nèi)的氣體驅(qū)動力效用來提升汽缸充氣效率的慣性力增壓系統(tǒng)以及利用進排氣壓力互換來提升汽缸氣體壓力氣波增壓機。

1、機械增壓系統(tǒng)軟件

增壓機（離心壓縮機）由康明斯柴油發(fā)電機直接驅(qū)動的增加方法稱之為機械增壓系統(tǒng)軟件。它是由柴油機的傳動軸根據(jù)傳動齒輪、同步帶或傳動鏈條等傳動系統(tǒng)推動增壓機轉(zhuǎn)動。增壓機一般采用離心離心壓縮機或羅次離心壓縮機。氣體經(jīng)壓縮提高壓力后，再送進汽缸，如下圖2所顯示。

因為機械增壓系統(tǒng)軟件離心壓縮機所消耗的輸出功率由傳動軸所提供的，當(dāng)增加工作壓力較高時，耗用的驅(qū)動功率也會很大，使整機機械能降低。因而，機械增壓系統(tǒng)軟件一般只是針對增加工作壓力不得超過160～170kPa低增加低功率康明斯柴油機。

2、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)軟件

廢氣渦輪增壓是運用柴油機排出有機廢氣動能來推動增壓機，將高壓氣之后再送進氣缸的一種增加方式。柴油機選用廢氣渦輪增壓后，可以提高功率30％～100％之上，同時還可以降低單位功率的品質(zhì)，變小尺寸，節(jié)約原料，減少燃油消耗率，擴大柴油機扭距，提升負(fù)載水平以及減少排氣管對大氣的污染等，因此得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在高海拔因氣壓低、高原氣候，造成功率降低。一般當(dāng)平均海拔每上升1000m，輸出功率將下降8％～10％。若安置渦輪增壓后，能夠恢復(fù)正常功率，其經(jīng)濟效益尤其明顯。

柴油機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)軟件如下圖3所顯示。將柴油機排汽管收到增壓機的渦輪殼上，柴油機排出具備500～650℃高溫環(huán)境一定壓力的煙氣經(jīng)渦輪殼進到噴頭環(huán)，噴頭環(huán)安全通道總面積由小逐漸變小，因此能做到：盡管廢氣壓力和溫度不斷下降，但是其流動速度在不斷提高，高速廢氣旋，按一定的方位沖擊性渦輪增壓，使渦輪增壓高速運轉(zhuǎn)。廢氣工作壓力、環(huán)境溫度的速度和越大，渦輪增壓的轉(zhuǎn)速就越快。根據(jù)渦輪增壓的有機廢氣最終排放到。

（1）廢氣渦輪增壓器按進到渦輪增壓的氣體流動方位，可以分為軸流式風(fēng)機和徑流量兩種形式。

①徑流量式渦輪增壓

徑流量式渦輪增壓的構(gòu)造一般是由渦輪殼、噴頭環(huán)、渦輪增壓和轉(zhuǎn)子軸等構(gòu)成。徑流量式渦輪增壓工作的時候，柴油機排出有機廢氣進到增壓機的渦輪殼后，沿增壓機轉(zhuǎn)子軸的中心線豎直平面圖（即軸向）流動性。這是因為當(dāng)氣流通過噴頭時，一部分壓可以跟熱能轉(zhuǎn)換為機械能，從而得到高壓氣體。由噴咀環(huán)出的高壓氣體按一定方位注入離心葉輪，在離心葉輪中迫不得已順著彎折安全通道更改流動方向，在離心式的作用下，氣旋質(zhì)點系看向葉子凹槽，工作壓力的增加相對運動減少；葉子凸形上也相對運動提升而壓力降低，因而，作用于葉子凹凸面里的氣旋協(xié)力（即壓差）在渦輪軸中形成促進葉子旋轉(zhuǎn)扭矩，因此從離心葉輪流出有機廢氣經(jīng)過渦輪增壓核心沿軸排出來。中小型柴油機主要采用徑流量式渦輪增壓。

②軸流式風(fēng)機渦輪增壓

軸流式風(fēng)機渦輪增壓工作的時候，柴油機排出有機廢氣進到增壓機的渦輪殼以后，氣旋順著增壓機的轉(zhuǎn)子軸的軸線方向流動性，故名軸流式風(fēng)機。大中型柴油機主要采用這種形式的增壓機。

（2）廢氣渦輪增壓器按是不是運用柴油機發(fā)動機排氣管內(nèi)廢氣脈沖能量，可以分為穩(wěn)壓式或脈沖式二種增壓機。

①穩(wěn)壓式廢氣渦輪增壓器

穩(wěn)壓式廢氣渦輪增壓器是把多鋼柴油機所有氣缸的排氣消聲器收到一根排氣管主管內(nèi)，再和增壓機渦輪殼相互連接，而有機廢氣以某一均值工作壓力沿著一個單一的渦輪殼進氣系統(tǒng)通往全部噴頭環(huán)，這類增壓機主要用于功率大的高增加柴油機中。

②脈沖式廢氣渦輪增壓器

脈沖式廢氣渦輪增壓器的排放系統(tǒng)平面圖如下圖4所顯示。以6缸柴油機為例子來闡述，其發(fā)脾氣順序為1-5-3-6-2-4，一般將1、2、3缸的排氣道傳送到一根排氣消聲器上，沿渦輪殼里的一條進氣系統(tǒng)通往兩圈噴頭環(huán)；而把4、5、6缸的排氣道傳送到另一根排氣消聲器，沿渦輪殼里的另一條進氣系統(tǒng)，通往另兩圈噴頭環(huán)，那樣各缸排氣管互不干涉，這樣的設(shè)計充分利用了廢氣脈沖能量，并能夠利用工作壓力高峰期之后的一瞬間真空泵掃氣，避免某缸排氣溫度波高峰期逆流到已經(jīng)呼吸的另一缸中，因而，在同一個一根排氣消聲器的各個汽缸發(fā)脾氣間距應(yīng)不小于180°曲軸轉(zhuǎn)角。現(xiàn)階段，中小型柴油機廢氣渦輪增壓全部采用脈沖式增壓機。

廢氣渦輪增壓器的重要性能參數(shù)是氣體壓力升高比，通稱壓比，用πk表明，這是離心壓縮機出入口氣體壓力pk和離心壓縮機進口的氣體壓力p1的比值，即

πk＝pk/p1

      離心壓縮機出入口氣體壓力pk值越大，進到氣缸的空氣的密度也就越大。渦輪增壓輕按比大小可以分為低、中、高增加三種：

低增加πk＜1.7；中增加πk＝1.7～2.5；高增加πk＞2.5。

一般πk＞1.8的過程當(dāng)中增加，就需要選用中冷器，從而降低離心壓縮機出入口空氣的溫度，使進到氣缸的空氣的密度擴大。現(xiàn)階段，柴油機上普遍使用低、中增加徑流量脈沖式廢氣渦輪增壓器。高增加柴油機已經(jīng)成為發(fā)展趨向。

3、復(fù)合型增壓系統(tǒng)
在一些柴油機上，除開運用廢氣渦輪增壓器外，另外還運用機械增壓器，這類增壓系統(tǒng)變成復(fù)合型增壓系統(tǒng)（如下圖5所顯示）。大中型二沖程康明斯柴油發(fā)電機，多采用復(fù)合型增壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)中機械設(shè)備推動增壓機用以幫助廢氣渦輪增壓器工作中，以便在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速時獲得較高的進氣壓力，充分保證二沖程柴油機在運行、低速檔和低負(fù)荷時所必須的掃氣工作壓力。有時候，對排氣背壓相對較高的水中運轉(zhuǎn)的柴油機，要獲得相對較高的增加壓力也多采用這種系統(tǒng)。

復(fù)合型增壓系統(tǒng)有兩種形式：一種是串連增壓系統(tǒng)，柴油機的煙氣進到有機廢氣渦輪增壓推動離心離心壓縮機，以提升氣體壓力，隨后送進機械增壓器中再增加，進一步提高氣體壓力再進入柴油機燃燒倉中；另一種是并接增壓系統(tǒng)，廢氣渦輪增壓器和機械增壓器分別將氣體壓力提高后，進到柴油機燃燒倉中。

4、別的增加方式

①慣性力增壓系統(tǒng)
這類增加方法是運用進氣口和排汽管內(nèi)的氣體，因為進、排氣管過程中會產(chǎn)生一定的驅(qū)動力效用-氣體慣性力效應(yīng)和起伏效用，以提升柴油機的通氣流程和提升氣缸的充氣效率。系統(tǒng)內(nèi)僅適度延長進氣口，再加一個穩(wěn)壓管箱，無需要專門增加機器設(shè)備自我改變汽車發(fā)動機截面尺寸。因而，慣性力增壓系統(tǒng)便于在原有手機上下載完成。這類增加方式主要用于中小型快速康明斯柴油機上，特別適用于負(fù)載及轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)變范疇比較小的柴油機。一般可提升輸出功率20％，減少燃油消耗10％之間，并能降低排氣壓力和提高廢氣排放。

②氣波增壓機
氣波增壓機是把柴油機排出來高壓有機廢氣直接和低電壓進氣口觸碰，在相互不混和的情形下，運用氣波（縮小波和澎漲波）基本原理，髙壓廢氣動能根據(jù)壓力波傳達(dá)給低電壓進氣口，使低電壓進氣口縮小，進氣壓力提升。事實上它是一個工作壓力轉(zhuǎn)化器。氣波增壓機的構(gòu)造及其與柴油機配置如下圖6圖示。

氣波增壓機主要包括由氣體電機定子、電機轉(zhuǎn)子、電機轉(zhuǎn)子外殼和天然氣電機定子等構(gòu)成。在空氣電機定子上設(shè)有低電壓氣體通道及高壓氣體出入口；在天然氣電機定子上設(shè)有髙壓天然氣通道和低壓天然氣出入口；定子上配有很多直葉片，形成了狹長安全通道；電機轉(zhuǎn)子機殼將電機轉(zhuǎn)子包在里邊。當(dāng)定子由傳動軸根據(jù)V帶輪轉(zhuǎn)動，大氣中的低電壓空氣進入電機轉(zhuǎn)子通道左邊，柴油機排出來高壓天然氣進到電機轉(zhuǎn)子通道右邊。髙壓天然氣對低電壓氣體產(chǎn)生一個壓力波進行壓縮，使氣體壓力提升，獲得增加空氣，經(jīng)出入口進到柴油機的進氣口2充進汽缸，減少了壓力天然氣經(jīng)出入口進到柴油機排氣管消聲器排放到空氣中。
氣波增壓機的構(gòu)造簡易，生產(chǎn)制造便捷，不用耐磨合金鋼原材料，具有較好的工作中適應(yīng)能力，低速檔扭距高，加速能力好，額定轉(zhuǎn)速比較高，而且還具有空氣污染較小優(yōu)勢。適用大中小型康明斯柴油發(fā)電機。氣波增壓機的缺點是：其本身是一個噪音源，噪音比較大；這需要傳動軸來推動，安裝方式受到限制；其質(zhì)量和體積比較大。

二、柴油機中冷技術(shù)性

 1、原理
現(xiàn)階段，中、高增加康明斯柴油機已廣泛設(shè)備中冷器。中冷器實際上就是一個換熱器，它安裝于渦輪增壓和發(fā)動機燃燒室中間，部位如下圖7所顯示。當(dāng)柴油機增壓機的增加非常高時，排氣溫度也比較高，使進氣口相對密度明顯下降。因此，必須在發(fā)動機排氣系統(tǒng)軟件中安裝中冷器。中冷器用來制冷增加氣體，減少增加之后的排氣溫度。增加氣體在中冷器里的溫降一般為25～60℃。一方面可以提升打氣相對密度，另一方面還可以減少進氣口終結(jié)的汽缸環(huán)境溫度與整體周而復(fù)始的平均氣溫。

生產(chǎn)發(fā)電用增加康明斯柴油機一般采用“水冷器中冷器”。在使用渦輪增壓和中冷器后，柴油機的潤滑脂路和冷卻循環(huán)水路也根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的更改，以滿足增加與立涼的必須。KT（A）型康明斯柴油機的中冷器如下圖5所顯示。中冷器由一個殼和一個替芯構(gòu)成，中冷器殼做為汽車發(fā)動機進氣支管的一部分，替芯用管道做成，汽車?yán)鋮s液在這其中循環(huán)系統(tǒng)。氣體進入到燃燒室之前，穿過芯軸而遭到制冷。那樣，因為運用了中冷器，能夠更好地控制住了發(fā)動機排氣溫度（制冷），從而改變了發(fā)動機點燃情況。

 2、中冷器散熱方式剖析

（1）水冷器
中冷器的水冷器所運用的冷卻系統(tǒng)具有一定的差別，一些是由柴油機制冷系統(tǒng)進行制冷，還有一些是根據(jù)單獨制冷水體進行制冷。

應(yīng)用康明斯柴油機制冷系統(tǒng)方式不需要再設(shè)定水道，制冷系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造比較簡單。冷卻循環(huán)水只有在低負(fù)荷的形式下才能夠?qū)υ黾又�后的氣體進行持續(xù)的加熱，提高柴油機燃燒性能等級。如果是在長時間負(fù)荷情況下，冷卻水的成果一般都較弱。因此，把柴油機制冷系統(tǒng)當(dāng)做冷卻水的方式，在運用過程中擁有相對應(yīng)的局限性，只可以用在增加度相對較低的康明斯柴油機中。

柴油機獨立的冷卻系統(tǒng)關(guān)鍵包括持續(xù)高溫系統(tǒng)和低溫系統(tǒng)兩部分，持續(xù)高溫系統(tǒng)軟件關(guān)鍵是對柴油機進行制冷，低溫系統(tǒng)關(guān)鍵是根據(jù)機油散熱器與中冷器兩個部分應(yīng)用。此類散熱方式成果十分明顯，運用過程中比較便捷，因此在規(guī)定功效的柴油機里都有廣泛的運用。

（2）風(fēng)冷
依照推動散熱器風(fēng)扇種類，風(fēng)冷中冷器可以分為柴油機傳動軸驅(qū)動和運用壓縮氣體渦輪增壓推動2個種類。把柴油機傳動軸作為驅(qū)動方式重點是在柴油發(fā)電機中應(yīng)用。然而在實際使用之中可以真正了解，此類制冷方式若處于低負(fù)荷前提下容易發(fā)生打氣低溫的情況。

3、柴油機中冷器構(gòu)造

（1）水冷器中冷器構(gòu)造
現(xiàn)階段，最為普遍的柴油機水冷器中冷器材質(zhì)為管內(nèi)置式，構(gòu)造如下圖8所顯示。此類方式中冷器生產(chǎn)過程中會到自來水管設(shè)備散熱器，此類散熱器關(guān)鍵應(yīng)用紅銅或紫銅制作而成，之后通過堆錫焊進行電焊焊接。一般而言，管內(nèi)置式中冷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)自來水管包括順排與叉排兩種形式，但是自來水管橫截面有各種各樣的樣子，這跟中冷器的實際應(yīng)用情況有直接的關(guān)系。在其中環(huán)形管運用率很高，它在制作工藝方面有顯著的優(yōu)點，因此具有一定的穩(wěn)定性，但是在使用之中也容易發(fā)生室內(nèi)通風(fēng)遇阻及其壓損問題。滴型與流線形自來水管盡管可以防止此類狀況，但由于制作工藝的局限，穩(wěn)定性并不是很高，因此應(yīng)用率也不是很高。此外，橢圓型自來水管其導(dǎo)熱系數(shù)比較高，摩擦阻力比較低，穩(wěn)定性處于圓鋼管和扁管間。因此此類自來水管在中冷器中使用率是比較高的。通過分析可以看得出，中冷器的各個電子器件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并對應(yīng)用特性擁有顯著的危害，在水側(cè)與氣側(cè)商品流通總面積相對較低的情況下，室內(nèi)通風(fēng)速度比較大。在應(yīng)用中，中冷器水側(cè)對流換熱系數(shù)一般是氣側(cè)約10倍左右，散熱面積是氣側(cè)1/10。不論是水側(cè)或者氣側(cè)，商品流通總面積越低，那樣流動速度就越大，對流換熱系數(shù)就越大，但是壓損損害也就越大。

（2）風(fēng)冷中冷器構(gòu)造
風(fēng)冷中冷器運作之中可以利用環(huán)境質(zhì)量進行降溫與增加，不論是熱側(cè)或者冷側(cè)傳熱物質(zhì)均是氣體，兩邊熱對流和換熱系統(tǒng)仍然處于同樣的量級，并且還需要確保兩邊在換熱量里的同歩。之中最為普遍是指管翅式構(gòu)造。此類構(gòu)造的中冷器使用的薄金屬片，其厚度一般約0.6mm，板翅式纖焊薄金屬片薄厚一般約0.2mm，還應(yīng)當(dāng)在材料兩邊封焊側(cè)限定板。一般而言，每層板翅式施工放線要處在豎直情況，這般才能夠讓兩種不同方位錯流傳熱物質(zhì)組成傳熱安全通道。此類構(gòu)造更緊密，有著一定的熱傳導(dǎo)范疇，可以有效做到柴油機熱傳導(dǎo)效果的規(guī)范。之中光直板翅式對流換熱系數(shù)與阻力損失均比較低，在一些對摩擦阻力規(guī)范比較科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)標(biāo)準(zhǔn)可運用。此外鋸齒狀板翅式與多孔結(jié)構(gòu)板翅式也是非常普遍的，其能夠大大提高氣旋振蕩，讓換熱效率合理提升。尤其是鋸齒狀性板翅式，可以進一步推動液體湍動，提升傳熱系數(shù)界限，熱傳導(dǎo)系統(tǒng)和一般板翅式對比高于約30%。管翅式中冷器運用率很高，它在管翅式前提下合理持續(xù)發(fā)展的，把多孔結(jié)構(gòu)成形管件當(dāng)做氣側(cè)安全通道。和管翅式比照，此類構(gòu)造中冷器熱流側(cè)擁有顯著的優(yōu)點，而且制作工藝比較完善，可以進一步提升熱傳導(dǎo)成果與穩(wěn)定性。但是其熱流側(cè)只是應(yīng)用光直達(dá)道，不可以運用繞流對策。

總結(jié)：
柴油發(fā)電機的增壓中冷技術(shù)是指通過先將空氣進行壓縮，然后進行冷卻，最后將其送入氣缸，以提高進氣密度和增加充氣量。這項技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合廢氣渦輪增壓和中冷技術(shù)，顯著提升了柴油發(fā)電機組的動力性能，并改善了燃油經(jīng)濟性，同時對降低有害物排放和保護環(huán)境也發(fā)揮了重要作用。隨著渦輪增壓器技術(shù)及其他先進發(fā)動機技術(shù)的不斷進步，未來的發(fā)動機將真正實現(xiàn)低能耗和高環(huán)保性能。