新聞主題	康明斯柴油發(fā)電機進(jìn)排氣系統的結構和工作原理

 

概述：柴油發(fā)電機進(jìn)、排氣系統向氣缸提供清潔的充足的新鮮空氣，排除作功后的廢氣。增壓型柴油機還有進(jìn)一步利用排出氣缸的燃氣能量，使進(jìn)入氣缸的空氣預先增壓和冷卻，從而增加氣缸的進(jìn)氣密度，達到提高柴油機動(dòng)力性能和經(jīng)濟性的目的。因此，柴油發(fā)電機的進(jìn)排氣是衡量柴油發(fā)電機工作狀況和性能的一個(gè)指示。為了更好的維護康明斯發(fā)電機組的進(jìn)排氣系統，我們應首先要先了解其系統結構和工作原理。

 

一、進(jìn)排氣系統的工作原理

 

      進(jìn)排氣系統是柴油機工作過(guò)程所涉及的重要系統之一，它是由進(jìn)氣和排氣歧管、空氣過(guò)濾器、中冷器、渦輪增壓器、消聲器等主要部件組成，如圖1所示。工作過(guò)程是空氣通過(guò)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后進(jìn)入渦輪增壓器的壓氣機，經(jīng)過(guò)壓縮后的空氣再通過(guò)中冷器，經(jīng)過(guò)冷卻后的空氣再進(jìn)一步的壓縮后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機的氣缸，在經(jīng)過(guò)柴油機后，將廢氣排除，廢氣進(jìn)入渦輪增壓器的渦輪端作功，完成一個(gè)循環(huán)，如圖2所示。

1、進(jìn)氣過(guò)程

      柴油發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣過(guò)程主要通過(guò)空氣濾清器、進(jìn)氣歧管和氣缸蓋等部件?？諝饨?jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后，通過(guò)進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸。在進(jìn)氣歧管中，空氣受到節流和減速的作用，使得空氣溫度和壓力降低，有利于柴油的蒸發(fā)和混合。

2、排氣過(guò)程

      柴油發(fā)動(dòng)機的排氣過(guò)程主要通過(guò)排氣歧管、消聲器和排氣尾管等部件。燃燒后的廢氣經(jīng)過(guò)排氣歧管進(jìn)入消聲器，消聲器可以降低廢氣的噪音，最后廢氣通過(guò)排氣尾管排出。

      進(jìn)排氣系統是柴油機中非常重要的一個(gè)部分，它起到了排放廢氣和保證發(fā)動(dòng)機正常運轉的作用。了解進(jìn)排氣系統的工作原理，能夠幫助我們更好地理解柴油機的工作過(guò)程。
 

圖1  柴油發(fā)電機進(jìn)排氣系統結構圖

圖2  柴油機進(jìn)排氣循環(huán)工作原理

 

二、進(jìn)氣系統結構組成

 

      進(jìn)氣系統的結構包括空氣濾清器、進(jìn)氣管、增壓器和進(jìn)氣歧管等，如圖3所示。進(jìn)氣系統的作用包括提供清潔空氣，并保證進(jìn)氣量滿(mǎn)足柴油發(fā)電機實(shí)際需要；將新鮮空氣均勻充分地分配到各氣缸中。

進(jìn)氣通路∶大氣→空氣過(guò)濾器→增壓器的壓氣機→擴散彎管→中冷器→收斂彎管→進(jìn)氣穩壓箱→進(jìn)氣歧管→氣缸蓋進(jìn)氣道→進(jìn)氣門(mén)→氣缸

1、進(jìn)氣管

      柴油機進(jìn)氣管的主要作用是為柴油機氣缸提供充足的新鮮空氣，這些空氣對于柴油機的燃燒過(guò)程至關(guān)重要，外觀(guān)示意圖如圖4所示。進(jìn)氣管的設計和構造直接影響著(zhù)進(jìn)氣效率和發(fā)動(dòng)機的性能。以下是進(jìn)氣管的具體作用：

（1）提供新鮮空氣：

      進(jìn)氣管按照柴油機的工作次序，為各個(gè)氣缸提供足夠的新鮮空氣，這是燃燒過(guò)程的基本需求。

（2）增壓和冷卻：

      在增壓型柴油機中，進(jìn)氣管利用排氣系統排出的熱量，對進(jìn)入氣缸的空氣進(jìn)行預增壓和冷卻，這樣可以增加氣缸內空氣的密度，從而提高燃燒效率和發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力與經(jīng)濟性。

（3）減少空氣流通阻力：

      為了減小空氣流通的阻力，進(jìn)氣管的內壁通常設計得比較平整和光滑。

2、空氣濾清器總成

      空氣濾清器的作用是濾除空氣中的雜質(zhì)和灰塵，保證進(jìn)入氣缸的空氣清潔；降低進(jìn)氣噪聲。設計中濾清器總成主要技術(shù)參數為二級干式帶安全濾芯式，粗濾效率不小于80%，二級干式濾清器，既可水平放置也可垂直放置，利于整機布置；葉片環(huán)旋流干式空濾器，產(chǎn)生強烈的旋流，使空氣中較大的灰塵粒子在離心力的作用下被甩入濾清器端蓋積灰盤(pán)內。粗濾后空氣，再經(jīng)主濾芯濾清，然后穿過(guò)安全濾芯進(jìn)入柴油機。主濾芯由經(jīng)過(guò)樹(shù)脂處理的微孔濾紙排列成圓柱形加上內外金屬網(wǎng)罩組成，網(wǎng)罩能防止濾紙意外損壞，主濾芯的濾清效率應在99.5%以上。

（1）安全濾芯

安全濾芯為濾紙，加內外金屬網(wǎng)罩。金屬網(wǎng)的作用是防止濾芯意外損壞和防止使用中濾芯被吸扁或局部被碰扁。一旦主濾芯破損，可暫時(shí)起濾清作用，以免帶灰塵的空氣進(jìn)入，保護柴油機免受異常磨損。在國外的柴油發(fā)電機上，一般不裝安全濾芯，由于我國空氣濾清器的制造水平和濾紙材料質(zhì)量的限制，以及康明斯柴油機沒(méi)有氣缸套的特殊性，增加安全濾芯裝置，以便增加一道空氣的安全過(guò)濾系統，保證進(jìn)入柴油機氣缸內空氣的潔凈性。

（2）空氣濾清器的保養及更換

      50小時(shí)保養時(shí)，旋松端蓋上的緊固螺母，拆下端蓋，消除里面（積灰盤(pán)內）的灰塵。300小時(shí)保養時(shí)，要取出濾芯，在平板上輕拍濾芯端面，并用壓縮空氣由濾芯里面向外吹，以清除濾芯上的灰塵，不能用汽油或水洗刷。清潔濾芯時(shí)，注意檢查密封圈是否完好地粘在濾芯的端面上，脫膠或密封不好，應重粘結或更換新濾芯。當每運行300小時(shí)的維護保養中，應更換濾芯和濾芯密封圈。當空濾堵塞報警器指示燈發(fā)亮時(shí)，應馬上保養或更換濾芯。端蓋往外殼上安裝時(shí)，不要漏裝密封圈，排塵袋應垂直指向下方位置，端蓋上的緊固螺母必須擰緊。

      柴油發(fā)電機起動(dòng)運行及運行期間，嚴禁拆除空氣濾清器，否則將加速柴油機氣缸的磨損?？諝鉃V清器對振動(dòng)比較敏感，使用時(shí)注意空濾器是否牢牢地固定在空濾器支架上，若有松動(dòng)，應及時(shí)緊固。

3、空濾堵塞報警器

      空濾堵塞報警器已廣泛應用在近代柴油發(fā)電機上，其作用是提示操作員及時(shí)對空濾器濾芯進(jìn)行保養或更換。在國外，該裝置已被強制要求安裝在柴油機進(jìn)氣系統中。本系統使用的堵塞報警器是真空感應式的，當進(jìn)氣真空度達到（5±0.5）kPa時(shí)，空濾堵塞報警器指示燈就會(huì )發(fā)亮，提示操作員保養或更換濾芯。

4、 中冷器

      中冷器是個(gè)熱交換器，它為壓縮后溫度較高的空氣降溫，提高進(jìn)氣密度和充氣量。由于冷卻方式不同，中冷器分為空一空中冷器和水冷型中冷器兩種。目前重型柴油發(fā)電機普遍應用的空一空中冷器，它以空氣作為傳熱介質(zhì)，實(shí)現增壓后的空氣與周?chē)諝獾臒峤粨Q。

5、增壓器

      將空氣預先壓縮后供入氣缸，以提高空氣密度、增加進(jìn)氣量，從而提高柴油發(fā)電機功率和燃油經(jīng)濟性。增壓器結構如下：

（1）廢氣驅動(dòng)渦輪旋轉，渦輪帶動(dòng)同軸安裝的壓氣機葉輪一起旋轉，新鮮空氣從壓氣機入口吸入，加壓后的空氣通過(guò)葉輪外圓周的出口流出并進(jìn)歧管。廢氣旁通閥用于增壓控制，增高后的壓力作用于氣膜的右側。當壓氣機壓力較低時(shí)，膜片左側的彈簧力大于膜片右側的壓力，膜片處于右位，排氣旁通閥關(guān)閉。

（2）增壓器上有進(jìn)油管，來(lái)自主油道的機油潤滑冷卻增壓器軸和軸承。增壓器回油管再將機油送回油底殼。當增壓壓力大于彈簧力時(shí)，膜片左移，排氣旁通閥打開(kāi)，部分廢氣直接排入排氣管，這便實(shí)現了增壓壓力和渦輪機轉速的控制。廢氣旁通閥使進(jìn)氣壓力不至于過(guò)高。

 

圖3  柴油機進(jìn)氣系統布置圖

圖4  柴油機進(jìn)氣歧管外形示意圖

 

三、排氣系統結構組成

 

      排氣系統結構包括排氣歧管、排氣總管、消聲器及排氣煙道等如圖5所示，排氣系統的作用是減小阻力和降低噪聲，將廢氣排入大氣。一些柴油發(fā)電機的排氣管上設有蝶閥。排氣制動(dòng)打開(kāi)時(shí)，蝶閥關(guān)閉，增大柴油發(fā)電機的制動(dòng)力。國三排放的柴油發(fā)電機，排氣系統中加裝有后處理器、顆粒捕捉器DPF/DOC/POC等，負責對污染物進(jìn)行處理。

排氣通路∶氣缸→排氣門(mén)→氣缸蓋排氣管→排氣歧管→排氣總管→增壓器渦輪機→消聲器→排氣煙道→大氣

1、排氣歧管

      排氣歧管是連接每個(gè)氣缸的，最后排氣歧管會(huì )匯集成一根管子，排氣歧管可以讓汽缸內排出的廢氣進(jìn)入排氣管，外觀(guān)示意圖如圖6所示。柴油機都是有排氣歧管的，如果發(fā)動(dòng)機有四個(gè)氣缸，就有四根排氣歧管。

2、消聲器

      降低排氣噪聲。在排氣管出口處裝有消聲器，使廢氣經(jīng)過(guò)消聲后進(jìn)入大氣，一般采取2個(gè)消聲器。一級消聲器是阻性消聲器，用于吸收高頻噪聲；二級消聲器（主消聲器）是抗性消聲器，用于減弱低頻噪聲。

3、排煙管

      排煙管是柴油發(fā)電機排氣系統中的重要組成部分，柴油機排氣口與管道之間的連接應采用彈性軟管，可減輕柴油發(fā)電機的振動(dòng)。它的主要作用有以下幾個(gè)方面：

（1）排放廢氣：

      排煙管通過(guò)管道將發(fā)動(dòng)機燃燒產(chǎn)生的廢氣引導到室外，減少對環(huán)境的污染。

（2）降低噪音：

      排煙管室外連接處設置二級消音裝置，能有效減少發(fā)動(dòng)機排氣時(shí)產(chǎn)生的噪音，保持柴油發(fā)電機組的運行安靜。

（3）調節排氣壓力：

      排煙管內部的設計可以幫助調節排氣壓力，確保發(fā)動(dòng)機排氣系統的正常工作。

 

圖5  排氣系統布置圖

圖6  柴油機排氣歧管外觀(guān)示意圖

 

總結：

      進(jìn)排氣系統是柴油機中不可或缺的一部分，它通過(guò)控制進(jìn)氣和排氣過(guò)程，保證柴油機的正常工作。進(jìn)氣過(guò)程中，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，新鮮空氣進(jìn)入氣缸并與燃油混合，通過(guò)壓縮和爆炸燃燒產(chǎn)生動(dòng)力。排氣過(guò)程中，廢氣被排出，經(jīng)過(guò)凈化后減少對環(huán)境的污染。進(jìn)氣與排氣工作原理是發(fā)動(dòng)機正常工作的基礎，對于柴油發(fā)電機的性能和環(huán)保都有著(zhù)重要的影響。因此，保養和維護進(jìn)氣排氣系統是保證柴油發(fā)電機正常工作和延長(cháng)使用壽命的重要措施。

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