內燃機增壓器淺析

邵秉川 公旭原 吳晗睿

摘要：內燃機車作為作為重要的一類軌道車輛，其上搭載的各類零部件均有其重要的作用。增壓器作為內燃機車中的重要部件，為機車的穩定運行提供重要的作用，尤其是在低壓區域作用更為明顯。本文針對內燃機增壓器的結構功能進行分析，闡述了國內外增壓器的工作現狀，提出了增壓器設計的參數計算。

關鍵詞：內燃機車，增壓器，結構功能

1.研究背景

內燃機車作為軌道運輸最為重要的組成部分，一直奔跑在我國的遼闊大地上。雖然近些年電力機車發展迅速，但是內燃機車憑借其動力自給的特點在許多地方仍然發揮著作用。增壓器作為內燃機車提高柴油機功率的重要部件，其內部結構要求嚴格，工作環境惡劣，承受著高溫和燃氣流的巨大沖擊。本文針對內燃機車增壓器結構及功能進行分析，闡述了現行增壓器的工作現狀并提出了相應的關鍵參數設計點。

2.增壓器功能

增壓器作為柴油機提高單位重量功率降低油耗改善排放的有效手段之一，被柴油機廣泛使用。增壓器是利用柴油機排出的廢氣能量，通過高溫和具有一定壓力的廢氣推動渦輪將廢氣的熱能和壓力勢能轉化為機械能。壓氣機是在渦輪機帶動下從大氣中吸入空氣，通過壓氣葉輪對空氣的作用，使空氣加速，擴壓器擴壓后空氣壓力增加，同時也增大了空氣密度，再通過中冷器中冷進一步增大空氣密度從而達到向氣缸內多送氣氣缸內能多噴油多作功的目的。此外，增壓器能夠進一步改善柴油機氣缸內的燃燒狀況降低單位功率的油耗。

3.增壓器工作

常見的機車廢氣渦輪增壓器主要由渦輪端和壓氣端兩部分組成。渦輪端的燃氣進氣彎頭與柴油機排氣總管相連，排氣口接煙囪進人大氣;壓氣端的吸氣彎頭與機車空氣濾清器通道相連，渦殼出氣口接中冷器經過壓縮的空氣通過中冷進人穩壓箱;渦輪葉輪和壓氣機葉輪兩者通過轉子軸剛性連接。機車廢氣渦輪增壓器利用柴油機排出的廢氣能量和膨脹作功來推動渦輪渦輪又通過轉子軸帶動同軸的壓氣機葉輪，壓氣機葉輪壓送機車空氣濾清器管道送來的潔凈空氣，使之增壓并經過中冷穩壓后進人氣缸。當柴油機轉速增快，則廢氣排出速度與廢氣渦輪轉速也同步增快，壓氣機葉輪也就能壓縮更多的潔凈空氣進入氣缸，空氣密度的增大可以使燃料更加充分燃燒，增加柴油機的輸出功率。

4.增壓器參數設計

增壓柴油機要獲得良好性能，必須要解決增壓器與柴油機的匹配問題，為了保證柴油機與增壓器的良好匹配、達到預定的增壓柴油機各項性能指標，首先要正確確定增壓參數。

增壓器主要參數有：

（1）增壓壓力或壓比;

（2）空氣流量或容積流量;

（3）渦輪前廢氣平均溫度。

增壓參數中最重要的是通過計算正確確定流量 和增壓壓力。

1）四沖程柴油機的平均有效壓力為：

2） 增壓柴油機所需要空氣流量：

3）壓氣機的壓比：

5 總結

增壓器作為內燃機車中最為重要的組成部分，對內燃機車的熱效率提升提供了不可獲取的作用，為內燃機車穩定運行提供了幫助。本文從增壓器工作及功能著手，介紹了增壓器的工作情況，并針對增壓器設計提出了內燃機預期匹配的參數計算。

參考文獻：

[1]朱梅林.渦輪增壓器原理.國防工業出版社.1982.

[2] 曹孝瑾.渦輪增壓器與柴油機的匹配.國防工業出版社.1984 .

[3] 顧宏中.內燃機中的氣體流動用其數值分析.國防工業出版社.1985 .