柴油機(jī)的增壓系統(tǒng)

隨著生產(chǎn)的需要和科技水平的不斷提高，對(duì)柴油機(jī)的要求也越來(lái)越高，既要求柴油機(jī)輸出功率要大，經(jīng)濟(jì)性要好，而且重量要輕，體積要小。柴油機(jī)輸出功率的大小，取決于進(jìn)入汽缸的燃油和空氣的數(shù)量及熱能的有效利用率。由此可知：要提高柴油機(jī)的輸出功率，經(jīng)濟(jì)有效的辦法是增加進(jìn)入汽缸的空氣量。在柴油機(jī)汽缸容積保持不變的條件下，增加進(jìn)入汽缸的空氣密度是提高柴油機(jī)輸出功率的主要手段。然而，空氣密度與壓力成正比，與溫度成反比，因此，增加進(jìn)氣壓力，降低進(jìn)氣溫度都能提高進(jìn)氣密度，目前柴油機(jī)中采用增壓器來(lái)提高壓力，采用中冷器降低氣體的溫度。

所謂增壓，即用增壓器（壓氣機(jī)）將柴油機(jī)的進(jìn)氣在缸外壓縮后再送入汽缸，以增加柴油機(jī)的進(jìn)氣量，從而提高平均有效壓力和功率。

增壓方法

按照驅(qū)動(dòng)增壓器所用能量來(lái)源的不同，基本的增壓方法可分為三類：機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和復(fù)合增壓系統(tǒng)三類。除了利用上述三種方法來(lái)提高汽缸的空氣壓力外，還有利用進(jìn)排氣管內(nèi)的氣體動(dòng)力效應(yīng)來(lái)提高汽缸充氣效率的慣性增壓系統(tǒng)以及利用進(jìn)排氣的壓力交換來(lái)提高汽缸空氣壓力的氣波增壓器。

（1）機(jī)械增壓系統(tǒng)

增壓器（壓氣機(jī)）由柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的增壓方式稱為機(jī)械增壓系統(tǒng)。它由柴油機(jī)的曲軸通過(guò)齒輪、皮帶或鏈條等傳動(dòng)裝置帶動(dòng)增壓器旋轉(zhuǎn)。增壓器通常采用離心式壓氣機(jī)或羅茨壓氣機(jī)?？諝饨?jīng)壓縮提高其壓力后，再送入汽缸。

由于機(jī)械增壓系統(tǒng)壓氣機(jī)所消耗的功率是由曲軸提供的，當(dāng)增壓壓力較高時(shí)，所耗的驅(qū)動(dòng)功率也會(huì)很大，使整機(jī)的機(jī)械效率下降。因此，機(jī)械增壓系統(tǒng)通常只適用于增壓壓力不超過(guò)160~170kPa的低增壓小功率柴油機(jī)。

廢氣渦輪增壓是利用柴油機(jī)排出的廢氣能量來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器，將空氣壓縮后再送入汽缸的一種增壓方法。柴油機(jī)采用廢氣渦輪增壓后，可提高輸出功率30％~100％以上，同時(shí)還可減少單位功率的質(zhì)量，縮小外形尺寸，節(jié)省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油機(jī)扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對(duì)大氣的污染等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。尤其在高原地區(qū)，因氣壓低、空氣稀薄，導(dǎo)致輸出功率下降，一般當(dāng)海拔高度每升高1000m，功率將下降8％~10％。若裝設(shè)渦輪增壓器后，可以恢復(fù)原輸出功率，其經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。

氣門組

氣門組包括氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、彈簧座及鎖緊裝置等零件。

在壓縮和燃燒過(guò)程中，氣門必須保證嚴(yán)密的密封，拖車型發(fā)電機(jī)組，不能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。否則內(nèi)燃機(jī)的功率會(huì)下降，嚴(yán)重時(shí)內(nèi)燃機(jī)由于壓縮終了溫度和壓力太低，一直不能著火（點(diǎn)火）啟動(dòng)。氣門在漏氣情況下工作，高溫燃?xì)忾L(zhǎng)時(shí)間沖刷進(jìn)氣門，使氣門過(guò)熱、燒損。

氣門是在高溫、高機(jī)械負(fù)荷及冷卻潤(rùn)滑困難的條件下工作的。氣門頭部還承受氣體壓力的作用。排氣門還要受到高溫廢氣的沖刷，經(jīng)受廢氣中硫化物的腐蝕。因此，要求氣門具有足夠的強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的能力。

氣門分為進(jìn)氣門和排氣門兩種。頂置式氣門配氣機(jī)構(gòu)有每缸二氣門（一個(gè)進(jìn)氣門、一個(gè)三氣門（兩個(gè)進(jìn)氣門、一個(gè)排氣門）、四氣門（兩個(gè)進(jìn)氣門、兩個(gè)排氣門）和五氣門（三個(gè)進(jìn)氣門、兩個(gè)排氣門）之分。二氣門多用于中小功率的內(nèi)燃機(jī)；后三者用于強(qiáng)化程度較高的中、大型內(nèi)燃機(jī)，并以四氣門結(jié)構(gòu)的居多。

進(jìn)氣門山于工作溫度稍低，一般采用普通合金鋼；排氣門普遍采用耐熱合金鋼。為了節(jié)約成本，有時(shí)桿部選用一般合金鋼，而頭部采用耐熱合金鋼，然后將兩者焊接在一起。

氣門錐而是氣門與氣門座之間的配合面，氣門的密封性就是依靠?jī)蓚€(gè)表面嚴(yán)密貼合來(lái)保證的。此外，氣門接受燃?xì)獾募訜崃康?5%要通過(guò)錐面?zhèn)鞒?。從有利于傳熱的觀點(diǎn)出發(fā)，氣門錐面與氣門座接觸的寬度應(yīng)愈寬愈好，但是接觸面愈寬，密封的可靠性就愈低，因?yàn)楣ぷ髅嫔系谋葔簻p小，雜物和硬粒不易被碾碎和排走。所以通常要求氣門錐面密封環(huán)帶的寬度在之間即可。

氣門頂面上有時(shí)還銑出一條較窄的凹槽，主要用于研磨氣門時(shí)能將工具插入槽中旋轉(zhuǎn)氣門。氣門和氣門座配對(duì)進(jìn)行研磨，研磨后氣門即不能互換。

氣門錐面的錐角一般為30°或45°。也有少數(shù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)做成60°或15°錐角的。錐角愈小，單位面積上的壓力也愈小，氣門與氣門座之間的相對(duì)滑動(dòng)位移也較小，從而使氣門的磨損減輕。因此，有的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣門錐面的錐角為30°。

排氣門由于高溫廢氣不斷流過(guò)錐面，廢氣中的碳煙微粒容易沉積附著在錐面上，影響密封性。因此，排氣門要求錐面上的比壓要高些，以利于積炭的排除。排氣門大多采用45°的錐角。為了制造和維修方便，不少內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣門錐角均采用45°。

氣門座的錐角有時(shí)比氣門錐角大0.5°~1°，使兩者接觸面積更小，可以提高工作面的比壓，從而提高其密封的可靠性。

氣門頭部的直徑對(duì)氣流的阻力影響較大。頭部直徑愈大，其流通截面也愈大，因而阻力減小。但直徑的大小受汽缸頂面的限制。考慮到進(jìn)氣阻力對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的影響比排氣阻力更大，所以一般都使進(jìn)氣門的直徑比排氣門稍大。有些內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣門直徑相同，以便于制造和維修。但如果兩者材料不同，則必須打上標(biāo)記，以免裝錯(cuò)。

氣門頭部邊緣應(yīng)保持一定的厚度，一般為1、3mm，以防止工作時(shí)，由于氣門與氣門座

之間的沖擊而損壞或被高溫氣體燒蝕。為了改善氣門頭部的耐磨性和耐腐蝕性，以增強(qiáng)密封性能，有些內(nèi)燃機(jī)在排氣門的密封錐面上，堆焊一層特種合金。

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