我国自研最大型号涡轮增压器与低速柴油机一次匹配试验成功

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。柴油机以额定转速分高低，额定1000转以上的为高速机，额定300-1000的为中速机额定300以下的是低速机。 也可以按活塞的平均速度分，高速机9.0~14.2米每秒，中速机7.0~9.4米每秒，低速机6.0~7.2米每秒。

近期，中国船舶集团自主研制的最大型号高效率涡轮增压器——CTA170涡轮增压器与世界最 先 进的低速柴油机原理样机一次匹配试验成功。CTA170涡轮增压器可匹配功率为8000～14000千瓦的低速机，最高压比5.0，最高效率72%，整机性能达到了国际先进水平。

CTA170涡轮增压器的成功研制，进一步扩大了自主涡轮增压器的使用功率范围，为后续项目的进一步研究和关重件自主可控，以及提升船舶动力自主化水平奠定了坚实的基础。

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。

涡轮增压器的大概结构原理，废气涡轮增压器主要由泵轮和涡轮组成，当然还有其他一些控制元件。泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。

增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。以前，涡轮增压器大都用在柴油发动机上，因为汽油和柴油的燃烧方式不一样，因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。

汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大容易爆燃。因此，安装涡轮增压器必须要避免爆燃，这里涉及两个相关问题，一个是高温控制，另一个是点火时间控制。

强制性增压后，汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加，爆燃倾向增加。另外，汽油机排气温度比柴油机高，而且不宜采用增大气门重叠角(进、气排门同时开启的时间)方式来加强排气的降温，降低压缩比又会造成燃烧不充分。还有，汽油机的转速比柴油机高，空气流量变化大，很容易造成涡轮增压器反应滞后。针对汽油机使用涡轮增压器出现的一系列问题，工程师有针对性地一一做了改进，使汽油机也能用上废气涡轮增压器。

增压器分类

1、机械增压，发动机以机械方式驱动机械增压器进行增压，称为机械增压。当发动机采用机械增压时，通常由发动机曲轴通过齿轮驱动增压器。增压器一般采用离心式或罗茨压气机，个别的采用螺杆式压气机。近年来，在国外也开始采用新型的机械涡旋式增压器。因为驱动压气机消耗了发动机一定的输出功率，所以机械增压发动机的热效率不一定得到改善，有时反而比非增压内燃机还低些。选择增压压力时，首先要保证能达到所要求的平均有效压力，其次要获得尽可能低的燃油消耗率。担这两个要求对于机械增压来说常常是相互矛盾的。如果追求平均有效压力，则必然导致机械效率降低，燃油消耗率升高。

因此，增压压力值的选取应在功率和燃油消耗率两者之间寻求最佳的妥协方案。机械增压系统目前在欧洲车上用得较普遍。由于机械增压的增压机是在曲轴的带动下持续地运转，因此不动产生像涡轮增压的涡轮迟滞现象。机械增压虽然只能提升约10%20%的动力输出，但平顺连续性是涡轮增压发动机所不及的。

2、废气涡轮增压，利用发动机废气能量驱动涡轮增压器，称为废气涡轮增压(简称涡轮增压)，如图所示是废气涡轮增压系统。废气涡轮增压的特点是在涡轮增压器和发动机之间没有机械连接。它们之间靠气路相通。因为压气机消耗的功是涡轮从废气中回收的一部分能量，所以涡轮增压发动机不仅可以增加发动机的功率，而且可以提高其热效率，降低燃油消耗率。

涡轮增压器实际上是台空气压缩机，它是利用发动机排出的废气惯性推动涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮压缩由空气滤清器管道送来的空气，使空气增压后进入气缸。当发动机转速提高，废气排出速度与涡轮转速也同步提高，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃油，相应增加油量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率。

新闻来源：中国船舶