柴油机 增压器后 空气 温度变化过程
某柴油机车型CAC中冷器的理论设计
某柴油机车型CAC中冷器的理论设计作者：苏宁宁苏国勇乔书珂来源：《科技视界》2016年第23期【摘要】进气增压冷却是提高柴油机功率、降低柴油机热负荷的重要方法，为了满足柴油内燃机向高速、大功率发展，中冷器进行了相应的蜕变，本文介绍了中冷器芯体的设计与整车的布置的校核，选择最优的芯体，达到减重及降低单车成本的目的。
【关键词】柴油机；中冷器；芯体现柴油车上普遍采用涡轮增压器，空气经过增压器后，压力增加，温度升高，不同的增压比，增压后的出气温度一般可达100-200℃之间，中冷器可降低增压后的空气温度，提高充气效率，达到降低排放的目的。
中冷器分为水冷式和风冷式，下文主要介绍风冷式CAC中冷器，以环境空气为介质来冷却增压发动机进气的热交换器。
1 专业术语中冷器主要有芯体、气室组成。
芯子由散热带、冷却管、主板、侧板等组成，芯体是设计中冷器的关键，芯体设计会用到以下参数：1.1 冷侧中冷器与冷却空气接触面。
1.2 热侧中冷器与增压空气接触面。
1.3 冷侧迎风面积At垂直与冷却空气流动的芯体的正面积，芯体正表面芯高H与芯宽W的乘积。
1.4 散热面积Ac是散热管与散热带的暴露在空气中的外表面积之和。
1.5 热侧空气放热量Qh中冷器在稳定工作状态时，热侧空气所放出的热量，单位为Kw。
Gh：增压空气质量流量，单位Kg/hCph：增压空气热比容，单位KJ/Kg.℃，一般取1.009 KJ/Kg.℃thi：中冷器热侧进气温度，单位℃tho：中冷器热侧出气温度，单位℃1.6 冷侧空气吸热量Qc中冷器在稳定状况下所吸收的热量，单位为Kw。
Gc：冷侧进气质量流量，单位Kg/hCpc：冷侧空气热比容，单位KJ/Kg.℃，一般取1.005 KJ/Kg.℃tci：冷侧空气经过中冷器前进气温度，单位℃tco：冷侧空气经过中冷器后进气温度，单位℃1.7 设计散热量QD在规定条件下将增压空气冷却到规定温度时，热侧空气的放热量，是发动机对中冷器的热侧放热量QD要求的最低限值。
柴油机 增压器压气机 出口温度 变化 过程
柴油机增压器压气机出口温度变化过程一、概述1.1 柴油机增压器的应用柴油机增压器作为内燃机的一种重要部件，在提高机动车动力性能和燃油效率方面发挥着至关重要的作用。
增压器通过将空气压力增加到进气歧管中，提高了气缸内充气密度，使得柴油机在相同转速下获得了更大的功率输出。
增压器的性能直接关系到柴油机的工作效率和燃料经济性。
1.2 出口温度的重要性在增压器工作过程中，出口温度是一个重要参数，它直接影响到增压器和发动机的工作状态。
过高的出口温度不仅会影响增压器的稳定性和寿命，还会导致内燃机排放的气体温度升高，从而影响排放性能和环保要求。
二、增压器压气机出口温度变化的原因和分析2.1 压气机出口温度变化过程压气机的出口温度在增压器工作过程中会发生变化，这种变化是由多种因素综合作用所致的。
正常情况下，随着增压器工作负荷的增加，增压器的出口温度也会相应升高。
然而，在实际工作中，增压器压气机出口温度的变化受到多种因素的影响。
2.2 影响因素及原因分析（1）空气压缩比的影响增压器压气机出口温度与空气压缩比成正比，在增压器工作中，当空气压缩比增加时，压气机出口温度也会相应升高。
而压气机出口温度升高过快会导致增压器的热负荷增加，从而影响增压器的稳定性和寿命。
（2）进气温度的影响增压器进气温度的改变也会导致压气机出口温度的变化。
当进气温度升高时，增压器压气机出口温度也会相应增加，这是由于气体经过增压机压缩后温度升高导致的。
（3）增压器设计参数的影响增压器的设计参数也会对压气机出口温度的变化产生影响。
例如增压器的转速、压气机叶片数等设计参数的改变会直接影响压气机出口温度的变化情况。
（4）空气泄漏和过滤不良增压器工作时，空气泄漏和过滤不良也会导致压气机出口温度的变化。
可能会导致压气机出口温度异常增加，进而影响增压器的工作效果和发动机性能。
三、增压器压气机出口温度变化的解决方案3.1 优化增压器设计参数针对增压器压气机出口温度变化的原因，可以通过优化增压器的设计参数来减小压气机出口温度的变化。
柴油发动机结构原理详细讲解(玉柴)
柴油机和汽油机区别
• 汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高， 质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油 机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都 比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。
• 由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本 越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代 潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产 工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质 量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到 了克服。
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的 主要运动零件。它由活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。 在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动， 通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动 力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把 曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油机是压燃。
柴油机和汽油机区别
• 燃料特性：
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
曲轴飞轮总成
• 玉柴各种机型的曲轴均采用整体式全支承结构（即相邻两个曲拐 之间都设有主轴颈）。
• 小头端与正时齿轮有多种定位安装形式：键槽、销钉、过盈配合
曲轴的装配要点
• 曲轴的清洗： • 正时齿轮的安装： • 上下主轴瓦、止推片（瓦）的安装 • 曲轴轴向间隙的检查和调整 • 主轴承螺栓的拧紧力矩
气门间隙的调整
气门间隙调整原则——气门在完全关闭的情况下，才能调整气门间隙 即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。
柴油机进排气系统
第五部分 柴油机进排气系统 五、排气旁通阀
旁通阀控制膜盒
排 气 压 力
情景一：涡轮增压技术
放气阀门
接压气机出口
膜 片 上 压 力
弹簧作用力
旁通阀控制膜盒
第五部分 柴油机进排气系统 五、排气旁通阀
情景一：涡轮增压技术
旁通阀控制膜盒
当旁通阀处于关闭 状态时，所有排气均经 过废气涡轮；当旁通阀 处于开启状态时，只有 部分废气经过废气涡轮。
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
五、排气旁通阀 为什么要设置旁通阀？
为了避免“过增压”现象和“增压不足”现象的发生，在 涡轮增压器上就设计了废气旁通装置，它是通过一系列机构， 在压气压力过高时，设法减少去向涡轮的废气，以降低涡轮 转速，从而限制进压气机的压气；而在压气压过低时，则增 加去向涡轮的废气，以提高涡轮转速，从而增加进压气机的 压气。
废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮、径流式压气机和废气旁通阀机构 组成的。
涡轮叶片
压气机叶片
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
四、涡轮增压器
废气涡轮增压器是由废气涡轮驱叶动片的涡轮、径流式压气机和废气旁通阀机构 组成的。
压气机叶片
废气旁通机构
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
增加，充量增大，配合 中冷技术、高压燃油喷 射、电控共轨喷射、多 气门技术等，可更有效 地控制微粒的排放。
第五部分 柴油Leabharlann 进排气系统情景一：涡轮增压技术
四、涡轮增压器
废气涡轮增压器是由废气驱动的涡轮、径流式压气机和废气旁通阀机构 组成的。
第五部分 柴油机进排气系统
情景一：涡轮增压技术
柴油机.换气过程
进气阶段
① ②
从进气阀开启到进气阀关闭的阶段（活塞的抽吸+进 气气流的惯性） 进气提前开启角(10°~40°)和进气延后关闭角的目 的是为了尽力吸入新鲜空气。
进气提前开启角过大会造成废气倒灌 进气提前开启角过小则影响进气； 进气延后关闭角过小会影响空气流动惯性而减小进气量， 进气延后关闭角过大则使新鲜空气倒流出气缸并使有效压 缩比减小。
③
实际进气时刻：是气缸内压力低于进气管压力时才 真正进入气缸。非增压柴油机的实际进气时刻在上 止点后。
气阀叠开和 燃烧室扫气
① 气阀重叠角的定义：在上止点前后，从进气阀开启到 排气阀关闭这段时间进气阀和排气阀同时开启所对应 的曲轴转角称为气阀重叠角。一般非增压机为 20°~50°CA，增压机为80°~140°CA 燃烧室扫气：在气阀叠开期间新鲜空气对燃烧室的清 扫称为燃烧室扫气（一般只有增压四冲程柴油机才能 实现燃烧室扫气 ）
强制排气阶段
①
从自由排气结束到排气阀关闭这一阶段
②
③ 排气过程是由活塞的推挤造成的，故称为强制排气 阶段。 当活塞到达上止点后向下运行的初期，由于排气行 程中形成的高速排气流的惯性作用下，废气继续排 出气缸，故称为惯性排气。 因此排气阀在上止点后滞后关闭，一般排气迟闭角 为10~70°(CA)。实现了过后排气，延长了排气时间， 增大了气阀的时面值，可使废气排得干净，排气功 减小，排气流的惯性得到充分利用。但过大的排气 迟闭角会导致废气倒流，最理想的关闭角是当废气 从气缸流出的流动刚好停止时。
扫气系数S =1.4~2.0。视换气形式和增压程 度的不同而不同。 说明扫气空气消耗的相对量
小结
换气质量愈高，扫气效率s愈高，残余废气系数 r 愈小，扫气过量空气系数k 愈小，扫气系数 S 愈小。换气质量越完善。 四冲程柴油机用充气(量)系数v和残余废气系数 r 衡量换气过程进行的完善程度 二冲程柴油机用充气(量)系数v、扫气效率s和 残余废气系数r衡量换气过程进行的完善程度。 扫气过量空气系数k主要是评定扫气过程所消耗 的新鲜空气量的多少。
涡轮增压器的原理使用参考资料
涡轮增压器的原理和使用目录前言一、为什么要安装增压器1、柴油机增压的原理2、柴油机涡轮增压的优点二、涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构2、废气涡轮增压器的工作原理3、废气涡轮增压器的指标和特性4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机主要区别5、柴油机和涡轮增压器的匹配三、怎样使用增压器1、增压器的安装安装前的准备安装时注意事项主要螺栓扭矩和主要配合间隙2、增压器的使用起动运转停机四、怎样维护保养涡轮增压器1、日常维护保养2、定期维护保养3、折检和调整五、怎样诊断和排除涡轮增压器的故障1、噪声异常2、振动异常3、压气端漏油4、涡轮端漏油5、压气机喘振6、轴承烧损7、转子转动不灵合8、叶轮断裂9、增压压力过低10、增压压力过高一、为什么要安装涡轮增压器1、柴油机增压的原理所谓柴油机增压，就是将进入柴油机气缸内的空气，利用一种装置予先进行压缩，提高其密度，并在供油系统的合理配合下，使更多的燃料得到充分燃烧，从而使柴油机发出更大的功率。
由于空气量增加，燃烧充分，所以还可提高柴油机的经济性和减少柴油机有害成分的排放。
根据增压方式的不同，有机械增压，气波增压及废气涡轮增压及复合增压等形式。
目前应用最普遍的是废气涡轮增压。
所谓废气涡轮增压，就是利用柴油机排出的废气，来驱动涡轮高速旋转，使空气的压力提高，从而提高了空气的密度，达到了增压、提高柴油机功率的目的。
2、柴油机涡轮增压的优点（1）提高了柴油机经济性，降低油耗率在5%--10%以上。
这是因为：●涡轮增压回收了部分废气能量，所以使有效功得到提高。
由于回收废气能量可使油耗率降低3%--4%●涡轮增压后，进入柴油机的新鲜空气温度较高。
改善了燃料的蒸发，加之空气量增加，油气混合更加均匀。
使燃烧更完善充分，从而降低了燃油耗率。
●涡轮增压后，加之柴油机功率提高，机械摩擦损失相对减少，因而使机械效率提高。
从而提高了柴油机的经济性，降低了油耗率。
（2）提高了柴油机的动力性。
二冲程柴油机的换气过程可分为哪几个阶段
一、二冲程柴油机的换气过程可分为哪几个阶段？各阶段有何特点？答：（1）自由排气阶段（2）强制排气和扫气阶段（3）过后排气阶段，对某些直流扫气二冲程柴油机，还有（4）额外进气阶段二、分析比较脉冲增压和定压增压。
答：1）废气可用能的传递效率ηE。
脉冲增压排气可用能传递效率ηE在低增压时明显高于等压增压，但随着增压度的提高，等压增压的ηE与脉冲增压的ηE差别不断减小。
在高增压时，二者的差别就消失了。
2）涡轮增压器的综合效率ηTk。
脉冲涡轮增压器的综合效率ηTk也就比等压增压的ηTk低。
3）涡轮增压系统的有效性指标K。
当柴油机发展到高增压时，脉冲增压的ηE高于等压增压不多，由于其ηTk较低，就使得等压增压系统的K 较脉冲增压大。
低速机因此均改为等压增压。
4）部分负荷时的K值。
在部分负荷工况运转时，脉冲增压方式比等压增压方式有效。
这是一些增压度相当高的中速机仍采用脉冲增压的原因。
5)扫气性能。
柴油机在满负荷工况下运转时，两种增压方式均能很好地扫气。
在低负荷时，脉冲增压系统扫气质量仍然很好。
等压增压系统扫气质量迅速恶化，甚至出现废气倒流的现象。
因此在部分负荷工况下，等压增压方式的扫气质量比脉冲增压方式的差。
6)加载性能。
等压增压加载性能较脉冲增压差。
7)其它方面。
脉冲涡轮由于间歇进气、部分进气，其叶轮叶片容易发生较强的振动，在叶片根部产生较大的附加应力。
等压涡轮叶片振动则小得多。
为了有效地利用废气的脉冲动能，系统的布置、构造和加工等都有较严格的要求。
如要求排气管尽量短而细、光滑且弯头少。
因此脉冲增压对气口、管道的清洁程度较敏感。
脉冲增压的涡轮离排气阀（口）很近，燃气中的燃烧产物较容易污损涡轮。
所以其维护管理工作量较大。
三、新型船用柴油机为什么会采用定压涡轮增压？答：在低、中增压时，采用脉冲增压，可以更多地利用废气中的能量。
虽然在结构、管理、涡轮机效率等方面有缺点，但与其优点相比尚属次要。
而随着增压压力的提高，废气中的定压能所占比例逐渐增大，脉冲增压在废气能量利用方面的优势不复存在，而在结构、布置、涡轮机效率等方面的不足显得尤为突出。
柴油机的增压
柴油机的增压（一）增压的目的增压技术是提高柴油机功率最有效的措施之一，目前已广泛应用于船舶柴油机上。
pVnmi,eh根据： P, e60000可知，有效功率只与平均有效压力、气缸工作容积、柴油机转速、冲程系数及PpVnmeeh气缸数i等参数有关，故提高柴油机功率的措施，可以归纳为三个方面。
1．增加工作容积加大DiS、和，均能增加气缸工作容积，但这一措施会加大柴油机总重量和总尺寸，使造价增加，并给维修工作带来困难。
2．增加单位时间内的工作循环次数提高（或活塞平均速度）和采用二冲程柴油机（使=1），皆可增加单位时间内的工Cnmm作循环次数，但是，此措施会导致柴油机机械负荷和热负荷的增大，充气系数和机械效率,,vm的下降，使燃油燃烧恶化，影响柴油机工作可靠性和使用寿命。
3．提高平均有效压力P e由可知，要提高可通过提高机械效率或者提高平均指示压力来达到，P,P,,P,Peimemi但的变化范围很小，从减少机械损失来提高是有限的，所以的提高主要是依靠提高。
,,PPmmei由燃烧理论得知，增加每一工作循环的喷油量，能提高，但必须相应地增加气缸充气量，Pi以确保燃油完全燃烧。
在气缸容积不变的条件下，欲增加气缸充气量，必须增加进气密度，即先将空气进行压缩，然后使之进入气缸。
所谓增压，就是指通过提高柴油机进气压力来增加气缸的充气量。
这样，可以相应地增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力，从而有效地提高柴油机功率。
（二）中冷的作用中冷即将经压缩的空气，在进入气缸前进行中间冷却，以降低进气温度，增大进气密度。
中冷配合增压，可进一步增大气缸充气量。
中冷器（即增压空气中间冷却器）往往以舷外水作为冷却介质。
提高进气压力的方法一般是用空气压缩机来完成。
通常把这一设备称为增压器，而把实现增压所设置的成套附件及管路系统称为增压系统。
根据驱动增压器不同的能量来源，增压系统通常可分为三类。
（一）机械增压系统增压器由柴油机直接驱动的增压系统称为机械增压系统。
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柴油机增压器后空气温度变化过程
柴油机增压器后空气温度的变化过程是指在柴油机中增压器起作用后，空气温度如何随着压力变化而变化的过程。
首先，我们需要了解增压器的作用。
增压器是柴油机中的一个重要部件，它通过增加进气量，提高氧气的浓度，从而增加燃烧室内燃烧的燃料量，使柴油机的功率得到提升。
而随着进气量的增加，进入燃烧室的空气压力也相应地增加，而压力的增加会导致空气温度的升高。
增压器的工作原理是通过利用柴油机排气管中的排气能量来驱动增压器的转子旋转从而压缩进气空气，在增压器中，空气经过转子的旋转被压缩，从而使充入燃烧室的空气密度增加。
而增压器中的空气密度增加会导致空气温度的升高。
当压缩比增加时，温度也相应地上升。
在柴油机增压器后的空气温度变化过程中，首先增压器开始工作时，进气道的空气被压缩，温度开始上升。
随着压力的增加，空气温
度也逐渐升高。
这是因为空气压缩时，分子之间的碰撞更加频繁，分
子的热运动增加，从而使空气的温度升高。
在增压器的作用下，空气压力继续上升，空气温度也会随之升高。
增压比越大，温度的升高越明显。
当增压器的压力达到一定值时，空
气温度达到最高点，这个点被称为最高增压温度。
在这个温度下，燃
烧室内的空气密度达到最高值，氧气浓度也得到最大程度的提高，从
而使燃料充分燃烧，提高柴油机的功率。
然而，增压器后空气温度过高会对柴油机的运行造成一定的不利
影响。
过高的空气温度会导致燃烧室内的燃料在进入时过热，容易引
起自燃或爆震。
此外，过高的空气温度也会使柴油机的润滑油和冷却
水的温度上升，加剧了发动机的冷却和润滑工作，对发动机的寿命和
可靠性产生负面影响。
为了避免空气温度过高的问题，柴油机通常还会配备进气冷却器
或者中冷器。
进气冷却器通过冷却系统来降低进气温度，以控制空气
温度在合适的范围内。
中冷器采用冷却介质与增压空气进行热交换，
使增压后的空气温度下降。
这些降温装置的作用是保证增压器后的空
气温度不会过高，保障发动机的正常工作和寿命。
总之，柴油机增压器后空气温度的变化是随着压力的增加而升高的过程。
增压器通过压缩进气空气来提高氧气浓度和燃料量，从而提高柴油机的功率。
然而，过高的温度会引发一系列的问题，因此需要配备相应的降温装置来控制空气温度的安全范围。
同时，合理选择增压器的参数也是保证柴油机性能的重要因素。