小型單缸農(nóng)用柴油機(jī)增壓研究進(jìn)展

馬傳武 袁文華 高杰

摘 要：介紹了小型單缸農(nóng)用柴油機(jī)增壓原理，分析了小型單缸農(nóng)用柴油機(jī)的增壓方式以及增壓器，探討了廢氣渦輪增壓、機(jī)械增壓、氣波增壓的研究進(jìn)展，并對未來小型單缸農(nóng)用柴油機(jī)的增壓應(yīng)用進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；增壓器

1 概述

柴油機(jī)每循環(huán)所吸入的新鮮空氣量決定柴油機(jī)每循環(huán)的噴油量，在柴油機(jī)硬件允許的條件下，適當(dāng)提高柴油機(jī)每循環(huán)的所吸入新鮮空氣量，則可以提高柴油機(jī)每循環(huán)的噴油量，每循環(huán)過程中，更多的燃油以及新鮮空氣進(jìn)入氣缸中，使柴油機(jī)每循環(huán)做功更多，柴油機(jī)的輸出功率得意提高。提高柴油機(jī)每循環(huán)新鮮空氣進(jìn)氣量最直接有效的方法就是提高新鮮空氣進(jìn)氣密度，即在新鮮空氣進(jìn)入氣缸前進(jìn)行增壓。

2 柴油機(jī)增壓方式

目前，增壓技術(shù)在柴油機(jī)上己得到廣泛應(yīng)用，增壓技術(shù)是提升柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)特性、動力特性、排放特性非常有效的技術(shù)之一，所以增壓技術(shù)成為柴油機(jī)發(fā)展的重要技術(shù)方向之一。目前在柴油機(jī)上最常用的增壓方式有慣性增壓、機(jī)械增壓以及廢氣渦輪增壓。機(jī)械增壓根據(jù)其增壓器的不同可分為羅茨式、離心式、活塞式、渦旋式以及雙螺旋式。廢氣渦輪增壓根據(jù)渦輪增壓器中渦輪的結(jié)構(gòu)不同可分為徑流式和軸流式兩種。

2.1 慣性增壓

慣性增壓在小型農(nóng)用柴油機(jī)的研究主要集中在上世紀(jì)80年代，其研究成果也比較顯著。管內(nèi)壓力波的傳播和進(jìn)氣管長度的關(guān)系是慣性增壓的主要研究內(nèi)容，慣性增壓在不增加內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動部件的基礎(chǔ)上，對進(jìn)氣系統(tǒng)零部件的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)提高柴油機(jī)輸出功率。

2.2 機(jī)械增壓

機(jī)械增壓是柴油機(jī)增壓最初采用的增壓手段，但由于機(jī)械增壓技術(shù)處在初級階段，存在很多缺陷，集中體現(xiàn)在機(jī)械增壓器笨重、噪音大、制造價(jià)格高、容易損壞和機(jī)械效率低，所以并未得到廣泛應(yīng)用。到了20世紀(jì)80年代，制造工藝技術(shù)得到有效提高以及機(jī)械增壓器本身的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械增壓技術(shù)再次的得到重視。至今，機(jī)械增壓器在柴油機(jī)上的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但由于其消耗柴油機(jī)本身功率，機(jī)械增壓技術(shù)在小型柴油機(jī)上的并未得到更深的研究。

柴油機(jī)機(jī)械增壓常用的機(jī)械增壓器有羅茨式、離心式、活塞式、渦旋式以及雙螺旋式。而在小型單缸農(nóng)用柴油機(jī)增壓實(shí)驗(yàn)中采用外部機(jī)械增壓的方法，即利用電機(jī)帶動某類型的機(jī)械增壓器，這種方法在不消耗柴油機(jī)本身功率的基礎(chǔ)上，提升了柴油機(jī)的輸出功率，降低了燃油消耗率。文獻(xiàn)分析了小型農(nóng)用柴油機(jī)在采用外部機(jī)械增壓時(shí)，小型柴油機(jī)在超負(fù)荷工作時(shí)應(yīng)用機(jī)械增壓器能有效增加新鮮空氣進(jìn)氣量，進(jìn)氣密度得以提高，使燃油燃燒更加充分，提高小型柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)特性、動力特性、排放特性；柴油機(jī)小負(fù)荷工作時(shí)，應(yīng)用機(jī)械增壓未能改善其性能；同時(shí)機(jī)械增壓器的轉(zhuǎn)速對增壓效果影響明顯，增加傳動比，提高機(jī)械增壓器轉(zhuǎn)速可以明顯改善柴油機(jī)性能。因此，對于小型農(nóng)用柴油機(jī)采用外部機(jī)械增壓通常在超負(fù)荷條件下對其進(jìn)行臨時(shí)增壓，提升柴油機(jī)性能。

2.3 廢氣渦輪增壓

廢氣渦輪增壓技術(shù)在20世紀(jì)60年代發(fā)展迅猛，由于增壓器的動力來源于柴油機(jī)排氣，所以在高速柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，而在低轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)上很少應(yīng)用。文獻(xiàn)對單缸柴油機(jī)應(yīng)用廢氣渦輪增壓技術(shù)進(jìn)行探討，得出了試驗(yàn)樣機(jī)渦輪增壓后發(fā)動機(jī)的最大扭矩增加了30%，發(fā)動機(jī)最大功率增加了 38%，最低燃油消耗率在增壓后優(yōu)于原機(jī)，試驗(yàn)證明渦輪增壓技術(shù)應(yīng)用在單缸柴油機(jī)上可以較大的提高發(fā)動機(jī)功率。

目前，機(jī)械增壓器以及廢氣渦輪增壓器的型號均是和大功率柴油機(jī)相匹配，而相對于小排量柴油機(jī)的匹配型號很少。由文獻(xiàn)的結(jié)論可以得出，小排量柴油機(jī)應(yīng)用增壓技術(shù)可以提升柴油機(jī)性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]景煜江，師帥兵，王耀成，張楊.小型柴油機(jī)增壓試驗(yàn)研究[D].農(nóng)機(jī)化研究，2011.

[2]王本亮.單缸柴油機(jī)廢氣渦輪增壓實(shí)驗(yàn)研究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2016.

作者簡介：馬傳武（1991-），男，安徽淮北人，碩士研究生在讀，研究方向：小型內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵技術(shù)。