柴油机增压的目的是提高进气压力,使柴油机在汽缸工作容积不变的情况下提高进气密度,增加汽缸的进气量,在机械强度允许的情况下通过燃烧更多的燃油来提高柴油机的输出功率。增压柴油机与非增压柴油机相比,功率一般可提高60%左右,所消耗的燃油可减小5.5%左右,还能使排放的废气得到净化。
目前国外的大中型柴油机和部分国产柴油机除加装涡轮增压器外,有的在压气机和柴油机进气管之间加装了中冷器,其目的是进一步提高增压柴油机的功率和降低柴油的消耗率。试验证明,当进气压力超过2.0265×Pa时,进气密度会随着进气压力的升高而下降。增压过的进气温度受到较高压缩功的影响,温度较高,所以许多柴油机生产厂采用在压汽机出气口加装中冷器的方法来降低进气温度,从而达到增大进气密度的目的,使增压柴油机的功率得到进一步提高。
柴油机增压器的驱动方式一般有3种:废气涡轮增压、机械增压和复活式增压。目前使用较多的是废气涡轮增压器,它又分为径流式和轴流式两种。由于径流式涡轮结构简单,效率高,转运惯量小,所以柴油机增压器一般选用径流式涡轮增压器。
径流式涡轮增压器由涡轮、压气机和中间壳等部分组成,其基本工作原理是柴油机排气管中排出的高温高压废气由涡轮壳引导,均匀地沿径向进入喷嘴环,高压废气进入喷嘴后,将废气的压力能转变为动能,并以较高的气体压力冲向涡轮的叶轮,从而使叶轮高速旋转。涡轮增压器中的涡轮部分主要由涡轮壳、喷嘴环、涡轮叶轮和主轴组成,其作用是将废气的热能转变为机械能,通过主轴带动压气机上的叶轮高速旋转。
压气机主要由叶轮、吸气壳和压气机壳组成,其作用是将涡轮传来的机械能转变为空气的压力势能,向柴油机进气管内输送具有一定压力的压缩空气。涡轮增压器中压气机部分的实物外形。
涡轮增压器的中间壳起着支架和连接的作用,它位于涡轮壳和压气机之间,两端分别用螺栓与涡轮壳和压气机壳紧固。中间壳内部的水道用来冷却壳体和轴承。壳内两端分别安装有轴承,用来支撑主轴承。从机油滤清器到增压器中间壳的机油管是进油管,另一根管是回油管,壳内加入润滑油主要是为了润滑两端的轴承。