4-6第六节提高柴油机功率和经济性的措施

第六节 提高柴油机功率和经济性的措施 随着航运事业的发展，特别是船舶大型化、高速化的趋势，要求船舶柴油机的功率相应增大，而在剧烈的市场竞争中，则又要求船舶柴油机有更高的经济性。因此，提高柴油机的功率和经济性是轮机人员应予以特别重视的问题。 本节从分析柴油机工作循环的角度来论述提高功率和经济性的措施。 如前所述，供入气缸的燃油完全燃烧时放出的热量称燃油的总发热量。在能量转换的过程中，它只有一部分转换为有效功，其他的分别成为热损失和机械损失。 热损失包括排气损失、燃烧不完全损失、散热损失、漏气损失、流动阻力损失等。 机械损失包括摩擦损失、带动辅助机械的损失、泵气损失等。 显然，减少各种损失就能提高柴油机的经济性。如能在保持各种损失不增大的情况下，提高柴油机的作功强度和作功频率，即提高其强载度，则柴油机的功率将增加。 一、提高强载度的主要措施 为提高循环作功强度，应有更多的空气充入气缸或提高缸内空气的利用程度从而能燃烧更多的燃料。具体措施有： （1）采用增压技术和对增压空气进行中冷。由于空气的压力提高、温度降低，密度得到提高，可增加充气量。这是强化柴油机的有效措施。目前增压压力有了很大提高，一级增压的增压压力达到0.30.4MPa，二级增压时高达0.50.7MPa。 （2）改善燃油与空气的混合。以便减小a。 （3）改善换气过程，提高hv。若a不变即可多喷油燃烧，可提高pe。 为提高作功频率，可提高转速或采用二冲程循环。 二、提高经济性的主要措施 基本原则是减少各项损失，具体措施有： （1）提高循环热效率。如提高最高爆发压力，采用可变定时喷油泵（负荷降低时供油提前），柴油机降低功率使用等。采用后两个措施时，pz维持在标定工况时的水平即标定值，不随负荷减小而降低，由于pc降低，因而l提高，hi增大。 最新型柴油机追求低排放，pz进一步提高受到限制，就提高，提高增压压力，提高压缩终点压力pc，推迟喷油，向定压加热循环发展。如果侧重追求经济性，即“降低功率使用”的经济型，则向混合加热循环发展。pe减小，则增大，ge下降。所以设计时经济型要适当减小增压压力。最经济型就是定容加热循环柴油机。 （2）采用长行程，并适当降低转速。这除了提高螺旋桨的效率外，对柴油机本身来讲，能增加膨胀比或燃烧时间，减少散热损失（因为气缸容积加大，散热面积相对减小），从而提高了hi。 （3）改善燃油的喷射、混合和燃烧。使燃油在上止点附近迅速而完全地燃烧。 （4）采用新型高效率增压器，优化增压系统。采用新型高效率增压器，排气阀可晚开而增加膨胀功；采用高效率增压器，能加大扫气箱与排气管的压力差，加大扫气压差，改善换气质量，而且加大扫气压差使四冲程柴油机泵气损失减小（即换气过程正功增加）。 （5）改善换气过程提高hv。使a加大，改善燃烧，四冲程柴油机的泵气损失亦可减少。 （6）减少散热损失。如适当提高冷却水温度。 （7）采用动力涡轮。即利用废气能量驱动动力涡轮，并将动力涡轮的功率传送到曲轴上，这实际上是对废气能量的利用，此方法可将ge降低约5g/(kWh