为了满足IMO Tier Ⅲ法规中对NOX排放的限制,可以采用废气再循环(EGR)和强米勒循环等有潜力的机内减排技术,这些技术降低了柴油机的有效充气效率,需大幅度提高增压压力来补偿,两级增压系统可提高单级增压无法实现的高增压比,与此同时,两级增压系统的效率高于单级增压,能够改善柴油机的经济性。2006年,Wartsila与ABB公司合作开展了两级增压系统的试验,全负荷工况下的压比达到了9,NOX排放下降了50%。近两年,两公司有合作将两级增压系统安装到了量产的W20V32型中速机上,其进气门关闭角度达到了70 ° CA BBDC,压比达到了7.4,油耗和排放都得到了降低。涡轮增压器技术的不断创新,推动了汽车动力系统的变革与发展。广西再制造涡轮增压器10326868S
柴油机和增压器作为流通特性不同的两个热力系统,他们的匹配是有矛盾的,低负荷时涡轮增压器无法提供柴油机需要的增压压力,高负荷时,涡轮发出的功又会过多。混合动力涡轮是解决上述矛盾的一个可行方案。混合动力涡轮增压器的连接轴与一个高速发电机相连,该发电机又同时具有电动机的功能,高负荷时,发电机将增压器多余的轴功转化为电能,起到了排气能量回收的作用;低负荷时,与压气机轴相连的发电机工作在电动机模式,补偿不足的涡lun gong,提高了增压压力,改善了柴油机的低负荷性能和起动工况性能。2007年,MHI设计出MET42MAG匹配到四冲程气体机上,后又设计出更大的MET83MAG,2011年装配在7S65ME-C低速机上安徽进口涡轮增压器D924利用废气驱动的涡轮增压器,在不增加发动机排量的情况下,有效增加了进入气缸的空气量。
某型柴油机废气涡轮增压器使用相继涡轮增压(STC)系统,其工作基本流程是柴油机首先选配1台增压器(1TC)工作,适应部分负荷工作,使柴油机具有较高的燃烧过量空气系数和尽可能大的转矩/转速范围,当柴油机进入高负荷工作时再投入第2台增压器进入运行,此时2台增压器(2TC)都处于工作的状态。在柴油机工作中如果负荷逐渐增大到相应值而1TC无法自动转换成2TC,将导致柴油机出现各种报警、故障降速、故障停车等现象,严重威胁船舶航行安全,因此保障柴油机STC系统正常工作非常重要。
在前期故障排查中,已对A列排气背压传感器和排气情况均进行了检查,并没有发现异常,因此这次再排查过程中,先从B列增压器燃气阀转换慢的问题进行排查。打开机旁STC蝶阀检测、机旁手动、电磁阀箱的面板,手动打开和关闭B列增压器燃气阀。发现打开该阀时,其打开的动作较慢,但在关闭该燃气阀时其动作较快,说明燃气阀在打开的过程中,0.7 MPa的控制空气进气量少。检查燃气阀边上的进气管和排气管,均无问题,然后顺着电磁阀后的控制空气管路进行排查,发现在2个增压器之间的一个比较隐蔽的地方,燃气阀的进气管与A列排气背压的采集管紧紧靠在一起。B列增压器燃气阀的进气铜管和A列排气背压的采集铜管见图2,如图2(a)所示,位于上部的是A列排气背压的采集管;用手强制把这2个铜管分开,发现燃气阀的进气铜管和A列排气背压的采集管由于摩擦均产生了破口,如图2(b)所示;随即对这2个铜管破口处进行切割,增加接头修复,如图2(c)所示。把修补后的管路安装好,在安装过程中避免两管路靠得太紧,防止振动产生磨损。打开0.7 MPa的控制空气,再次用手动方式在STC蝶阀检测、机旁手动、电磁阀箱面板上操作打开和关闭B列燃气阀,发现燃气阀打开速度恢复正常。若涡轮叶片损坏,会听到异常的啸叫声。
可变截面涡轮增压系统的基本工作原理是从低速到高速通过分段或连续改变涡轮截面,来提高发动机低工况时的过量空气系数。燃气通过涡轮喷嘴叶片时,根据发动机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度,是进入涡轮叶片的气流参数发生变化,从而达到涡轮增压器与柴油机在各工况下良好的匹配。可变截面涡轮增压系统还可以提高柴油机的瞬态特性和降低瞬态排放。该系统的缺点是增压器结构复杂,制造成本较高,需要专门的控制机构。
盖瑞特、KKK公司率先研制出可变截面涡轮增压器,而且为了达到严格的排放法规,在柴油机全工况范围内进行调节,欧美采用可变截面涡轮增压技术已成主流。可变进气道增压器;可变喷嘴环增压器;可变涡轮喉口增压器;可变叶片增压器; 涡轮增压器能大幅提升发动机的功率输出,让车辆加速更有力。湖北KUBOTA涡轮增压器5700246A
它使车辆在爬坡或满载时,也能轻松应对,展现出强大的动力。广西再制造涡轮增压器10326868S
意大利IsottaFraschini公司的V1312HPCR-4V柴油机,日本Niigata公司的16V20FX柴油机,芬兰Wartsila公司的18V26X柴油机,以及德国MAN公司的V28/33DSTC柴油机都使用相继增压机型,几家公司设计的相继增压系统的结构与Pielstick相类似,与MTU公司比,这种相继增压系统结构简单,便于高工况放气以及进排气旁通技术的应用。国内方面,哈尔滨工程大学一直在相继增压系统的自主研发与生产中发挥着举足轻重的作用。1991年,率先开展了相继增压柴油机热力过程的计算与分析,随后与陕西柴油机厂合作完成了针对12VPA6-280STCMPC柴油机的理论及试验研究;1996年~2000年间,研发出16PA6-280STC柴油机的相继增压系统及STC控制仪,并已批量生产。中国北方发动机研究所以12V150柴油机为基础,完成了MPC+STC的系统改造,并对其1TC和2TC状态分别进行了外特性试验,确定了STC系统的切换点。上海交通大学基于D6114车用柴油机进行大小涡轮相继增压系统改造,并对改造后的相继增压系统进行了理论和试验研究。上海711所针对MWMTBD234V8型船舶柴油机应用相继增压技术进行了一些理论与性能试验研究,并研制了电子控制系统。广西再制造涡轮增压器10326868S