柴油机进排气系统简介

1.进排气系统简要概述

1.1进排气系统的组成

1.1.1柴油机进排气系统主要是由空气进气系统、空气冷却系统、空气过滤系统、空气增压系统和废气排气系统五大部分组成。

1.2进排气系统的作用

1.2.1柴油机进排气系统的作用是向气缸提供清洁的充足的新鲜空气进入燃烧室和燃油混合后燃烧，排出做功后的废气。

1.2.2换气质量的好坏是柴油机工作优劣的先决条件，质量高的换气系统可以使燃油更好的完全及时燃烧，减少积碳，改善排气污染，提高柴油机的可靠性。

2.空气进气系统

2.1进气系统的作用是将新鲜纯净的空气尽可能多的供入气缸内，并尽可能使各缸进气量一致，为各缸热功转换提供物质基础。

2.2进气系统的零部件有进气总管、空气滤清器和增压器。

3.空气冷却系统

3.1空气冷却系统的作用是对增压后的高温空气进行冷却，降低增压空气的温度，增加柴油机的进气量，改善燃烧，提高柴油机的功率及效率。

3.2气水分离

3.2.1在高温，高湿度环境运行的高增压柴油机，特别是船用柴油机，空气经过深度冷却后温度可降至露点，就会有冷凝水产出。如果冷凝水被带入气缸，会稀释滑油并冲刷气缸壁上的润滑油膜，影响气缸润滑，同时会加剧气缸套和活塞环等部件的低温腐蚀。所以大部分高增压型柴油机都在空冷器出口处装有气水分离器，然后装有泄放阀可以把分离出来的冷凝水排除掉。

4.空气过滤系统

4.1空气滤器的作用是滤除了发动机进气系统的沙粒，尘土和杂质，防止缸套，活塞组件早期磨损，并且防止滑油被污染，有效延长机器的寿命，所以柴油机不能再没有空滤器情况下运作。

4.2空滤器通常有两种，一种是干式空滤器，另一种是油浴式空滤器。

4.3油浴式空滤器通常利用空气运动方向的改变，使尘埃在惯性力下冲到油池，然后空气经过油浸润的滤芯时，再由油料粘住其中的灰尘。

4.4对于增压型的柴油机，因为考虑到油浴式空滤器的油气可能粘到压气机中降低其可靠性，所以大部分增压型柴油机都广泛使用了干式空滤器，滤芯有不锈钢丝，滤纸或者毛毡，浸渍树脂纤维滤板制成等。

5.空气增压系统

5.1空气增压系统就是提高柴油机进气压力，增加进入气缸的空气，然后相应增加喷入气缸的燃油量，以提高柴油机的平均有效压力或容积功率。

5.2增压器主要是有两种，一种是机械增压系统（要损耗柴油机的功率，而且增压要求越高，损耗越大，所以只适用于低增压型的柴油机），另外一种是废气涡轮增压系统。

5.3增压器排气涡轮温度很高，为防止涡轮壳体过热变形，保证两轴对中良好，增压器稳定运行，所以需对排气涡轮进行冷却，冷却方式有淡水冷却和滑油冷却两种。

5.3.1淡水冷却涡轮增压器（目前使用较广泛），能有效降低机舱温度，比较适合于机舱狭窄的船型，不过长期使用会腐蚀，维护多。

5.3.2滑油冷却涡轮增压器，使用了柴油机滑油进行冷却，使用寿命比淡水冷却涡轮增压器长。5.4带冷却的排气涡轮造成了排气涡轮热效率降低，因为热量给带走，所以也有非冷却式增压器；非冷却式增压器对材料有更高的要求才能使增压器可靠工作，为了防止热量扩散，也有在涡轮端包有隔热材料层。

5.5定压增压系统里面的排气管连接到一根总的排气管上面，这种排气管横截面和长度较大，因为排气管容积大，排气管压力波动小，排气压力基本恒定，所以叫定压增压系统（广泛用于低速二冲程和大中型高增压型四冲程柴油机）。

5.6脉冲增压系统通过各气缸短而细的排气支管与容积很小的排气管连接，再接到涡轮进口，为了减少各缸排气管压力波的互相干扰，就用几根排气管将相邻发火的气缸排气相互隔开。由于排气管容积小，但气缸开始排气时，排气管压力就会迅速提高，然后随着废气进入涡轮，管内的压力就会迅速降低，进气排气就会产生周期性的压力波动，这样称为脉冲增压系统。

5.废气排气系统

6.1排气系统的作用是将气缸内的已燃废气及时地排除干净，以便保证充入更多新鲜气体，同时还要保证尽可能降低有害污染物的排放和噪声，尽可能回收利用排气能量。

6.2排气总管可以分水冷和非水冷两种。

6.2.1水冷却排气管通常称为水套排气管，能有效减低机舱温度，通常使用闭式淡水冷却，不过时间长了会有腐蚀。

6.2.2非水冷排气管通常在排气总管包有隔热棉，这样能防止机器长期运行造成机舱温度提高，外面还有一个防护罩进一步保护，如果对机舱温度要求不高的话非水冷却排气管机型更适用。

6.3在《钢制海船入级规范》中，要求缸径≥200mm的柴油机应该装有每个缸的排温监测表，要使用耐震的温度表；如果要延伸到集控室或驾驶室进行远程监测的话就要增加排温巡检仪，这个系统在要监测的排气温度部位安装温度探头并且能够进行数字显示。

6.4船规中对船舶居住区有噪音的规定，而且柴油机排气的高速流动造成的噪音不可忽视，为了降低噪音，柴油机的排气管都会装有消音器以达到符合要求的噪音范围。

6.5消音器会对排气产生阻力，而且排气管要有防止雨水或者海水倒灌的措施，所以有一些消音器装有泄水装置把从外面进入排气管的水份分离出来并且泄放到机舱的舱底；如果是快艇的排气管通常配置一个防止海水倒灌的不锈钢排气弯管。

6.6对于排气管的使用，尽量使用薄的排气管，减轻排气管的重量，减低支撑管路的支撑负荷。排气管的管径要严格按照厂家要求去匹配，如果排气管的弯头过多，要在厂家要求基础上适当加大排气管的管径，不然管路排气背压会过大，严重影响增压器性能，直接降低柴油机功率。

6.7由于排气流速快，压力波动大，加上柴油机的震动造成管路的震动，所以排气管要在适当的位置装有管路的减震器，并且增压器不能受任何的管路重量，这样才能保证柴油机排气系统的可靠性，最大发挥柴油机的性能。