柴油发电机中冷器的功用、归类、布局和检测措施

　　涡轮增压器的涡轮机是通过柴油发电机排烟驱动的，发电机排温接近500~600℃，热传递到增压器侧，进气温度随之升高，且增压器压缩空气，也会致使进气温度升高。进气温度过高会导致发电机爆震，从而发生增压效果减小、发电机寿命短等负面危害，因此增加中冷器对于涡轮增压发电机非常必要。简易来说，中的中冷器是个热交换器，它为压缩后温度偏高的空气进行降温，从而增强进气密度和充气量。为了更好的使用和保养柴发机组，日常都需要对中冷器进行查看与压力试验。

　　      涡轮增压发电机是有中冷器的，即在涡轮增压器和发电机之间引入了一个中冷器。这是因为发电机直接排出的废气温度通常高达8、9百度，会造成涡轮本体、进气温度升高，加之压缩空气时做功，增压压缩进汽缸的气体就有可能太热而造成柴油预燃而发生爆震，影响动力输出；同时，高温也是引擎的隐形杀手。故而，增压发电机一般会引入中冷器来减小进气温度。通常来说，使用中冷后能减小50～60度的进气温度（离开临界值），可以适当的提升发电机压缩比，改进低转速时的动力输出；同时因为冷空气的密度大，所以在相同因素下，这种规划可以提升发电机的进气密度，因此发电机作业效率更高。 

　　      因为涡轮的温度上升，于是会导致处在进气增压部分的涡轮的温度上升，进而引起进气温度的急剧升温，这样就会发生爆燃和进气效率下降，以前选用的步骤是推迟点火，但是这样又会丧失最大功率的最佳点火时间，而且会产生新的点火时间下的排烟温度上升，因而造成恶性循环。随着中冷器的诞生，这样的问题将会得到很好的改善，中冷器说白了就是冷却被增压完的空气，因此中冷器的作用就是冷却。有数据表明，在相同的空燃比要素下，增压空气的温度每下降10℃，发电机功率就能增强3%~5%。

　　       柴油发电机的排放污染物主要有CO、HC 、NO? 和微粒物等。此外，因为温室效应致使全球变暖的问题， CO?的排放量也受到限制。选取涡轮增压和增压中冷技术可减少其排放值。

　　      柴油发电机中CO 是燃料不完全燃烧的产物，具体是在局部缺氧或低温下形成的。选用涡轮增压后，可供燃烧的空气增多，并且增压发电机大多数工况负载较大，发电机的缸内温度能保证燃料更充分燃烧， CO 排放可进一步减小。

　　      柴油发电机排烟中的HC 是具体由原始燃料分子、分解的燃料分子以及再化合的中间化合物所构成；小部分HC是由润滑油生成的。增压时，因为进气密度增加，可以改良油束的形成、提高燃油雾化品质，减少沉积于燃烧室壁面上的燃油， HC减轻；增压还使柴油发电机燃烧整个循环的平均介质温度升高，氧化反应速率大，未燃HC排放降低。

　　      柴油发电机中氮氧化物的主要成分NO的生成取决于氧的浓度、温度及反应时间等。降低NO的策略是以降低火焰温度、氧浓度及高温下停留时间为目标。对于现有的自然吸气柴油发电机发电机型号，如果只大概采用增压策略，可能会因为过量空气系数增大和燃烧温度的升高而引起NO?增加。选取进气中冷技术减小进气温度，可减少增压柴油发电机NO?排放；如果选择先进的中冷技术后，可进一步降低进气充量的温度。进气充量温度降低，燃烧温度可以得到高效控制，有利于NO?的减轻。实际运用中，柴油发电机增压时选择降低压缩比、推迟喷油定期等方案来减轻热负荷、减轻最高燃烧温度。压缩比的减少可以减小压缩终了的介质温度从而减小燃烧火焰温度；推迟喷油定期，可以缩短滞燃期，降低油束稀薄火焰区的燃料蒸发和混合，减小最高燃烧温度。为降低喷油定时导致的后燃期过长的问题，须增大供油速率，缩短喷油时间，以加快燃烧速率，缩短燃烧时间。

　　      影响柴油发电机微粒物生成的原因较复杂，其主要要素是过量空气系数、燃油雾化品质、喷油速率、燃烧步骤和燃油品质等。此外，柴油发电机机内净化减少NO?的手段一般会带来PM增加。增压柴油发电机原厂康明斯发电机，特别是采用高增压压比和空—空中冷技术后，可显着增大进气密度，增加缸内可用的空气量。如同时采取高压燃油喷射、共轨电控喷射、低排放燃烧室和中心喷嘴四气阀技术，并提升燃油雾化品质，改进燃烧流程，则可有效地控制PM排放。

　　      中冷器按冷却介质分为水冷中冷器和空空中冷器，目前选用较多的是空空中冷器。

　　（1）水冷中冷器通常集成在进气歧管上，利用散热器的水箱宝对歧管内气体进行冷却，热效率低，冷却后的温度很难满足发电机要求，但响应时间快。

　　（2）空空中冷器一般与散热器一起部署在整车前端，利用柴油发电机运行时的气流对增压空气进行冷却，热效率过高，但由于中冷管路的容积延缓了响应时间。

　　      柴油发电机空空中冷器有以下几种易损的布局型式：

　　      前置式中冷器通常横置在前蒙皮内侧，位于散热器冷凝器之前偏下位置。这种部署方式因其位于缸体最前端，冷却性能好、修复也方便。

　　      集成式中冷器部署在冷凝器与散热器之间，三器集成一体。该布局冷却性能较好。但增加了系统冷侧的风阻，需额外加大散热器或风扇功率，且中冷器压降较大。拆除不方便。

　　      侧置式中冷器装配在前蒙皮的左内侧或右内侧，大丁下方，因为空间有限，中冷器体积较小，该布局需要为中冷器布置一个导风罩。冷却性能差。

　　      顶置式中冷器装配在发电机上方，通过在发罩上开一个进气口，将迎面冷风导到中冷器进行散热。该布局型式构造紧凑，管道短，响应快，但由于中冷器距离发电机近，会受发电机热辐射的影响。

　　      目前大部分柴油发电机上采取前置式中冷器。侧置式和顶置式中冷器由于需要额外增加导风系统和进气开口对成本及造型产生不利，目前运用较少。

　　（1）检查空空中冷器管路和软管有无泄漏、孔洞、裂纹或松动的连接。如有必要，拧紧软管卡箍，如图1所示。参考柴发机组制造商的技术规范以确定正确的功率值。

　　（2）检验空空中冷器 (CAC) 有无堵塞散热片的污垢和碎屑。查验有无裂纹、孔洞或其它故障。查看部位如图2所示。

　　      要查验空一空中冷器或集气管有无裂痕，从空空中冷器上拆下进气软管和出气软管。不必将空空中冷器从底盘上拆下。为防止某个堵头在测试中吹落而造成伤害，应将测试堵头上的安全保护链固定好。此项测试无法在没有安全保护链的状况下进行。

　　      其测试方法如图3所示，在中冷器的出气口上安装一个堵头或帽盖。在中冷器的进气口上装配一个压力表和带有切断阀的可调整压缩空气供气管。向中冷器施加空气压力，直到压力表显示的空气压力稳定在207kPa(30psi)，然后切断向中冷器的供气。如果15s内压降等于或小于34kPa(5psi)长寿康明斯发电机，则中冷器功用完好；如果15s内压降大于34kPa(5psi)，则说明有泄漏，需要更替中冷器。

　　注：空一空中冷器的规划不能保证100％无泄漏。如果15s内压降小于34kPa(5psi)，则不需要更换空一空中冷器。

　　      空一空中冷器外部是否堵塞，排除散热片中的杂物。将风扇直连，以免测定结果出错。在靠近进气歧管的空气管道上装配数字式温度计。在空气过滤器进气口上装配另外一个数字式温度计以测量周围空气温度。进行一次道路测试，让发电机全负载运行，同时保证转速大于或等于48kh（30mile/h），记录进气歧管温度和环境空气温度

　　      最大温差为28℃。如果温差大于技术规范，则检查空一空中冷器的散热片上有无污垢或碎屑，必要时清洁。

　　      如图4所示，将水银压力计的一端接到涡轮增压器压缩机出口弯管的接头上。将水银压力计的另一端接到进气歧管上，让发电机以额定转速和额定负荷运转，记录压力计的读数。如果压差大于20kPa（152mmHg，6inHg)，则检验空一空中冷器和相应的管路是否堵塞。如有必要，则进行清洗或更换。也可以使用两块量程合适的压力表进行此项测试。

　　       如图5所示，在涡轮增压器前进气管内装配真空表或水压差计。仪表接头必须与气流方向成90°。使发电机以额定转速和最大负载运转。记录仪表或压力表上的读数。最大允许进气阻力为0.6kPa（63.5mmH2O，2.5inH2O)。若进气阻力过量，则应查验空滤器和进气管。

　　       在消音器前的排烟管上装配压力表（如图6所示）。从排烟管接头处引出最短长度为305mm（12in）的金属管，保护软管以防过热。让发电机以额定转速和额定负荷运转，记录压力表读数。

　　      如果排气压力超过技术规范，则查验排气管是否故障。如果柴发机组配备有后解除装置，则查验后解决柴油微粒滤清器或柴油氧化剂催化器是否堵塞。在高排烟阻力下，发电机运行时间过长会故障涡轮增压器油封。

　　      综上所述，中冷器能够进一步增强柴油发电机的发动功率，减少能源损耗、降低环境污染。伴随柴油发电机中冷器的不断发展，其冷却方案具有相应的差异，当前已具有多种归类的构成。通过中冷器的详细应用现象展开优化设计，制定多发的校核测算步骤，如此能够进一步增强中冷器的运行效率。