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复合式发动机

[拼音]:fuheshi fadongji

[外文]:compound engine

将往复活塞式内燃机与燃气轮机中的压气机(即压缩机)和燃气透平以一定方式组合而成的动力装置。往复活塞式内燃机的燃烧过程是间歇进行的,受热零件冷却方便,便于提高循环的很高温度和压力,故热效率较高。燃气轮机是连续供气,可以作得轻小。复合式发动机就是将两者的优点结合起来,其功率可以全部由活塞式内燃机输出,也可以由燃气透平输出。1905年,瑞士的A.比希就提出了柴油机-压气机-涡轮(即透平)复合装置的方案,并在1911~1914年间进行了样机试验。但是,经过几十年的研究,除废气涡轮增压柴油机已获得广泛应用外,其他各类复合式发动机仅在特定的使用场合得到有限的发展。复合方案可按活塞式内燃机、压气机和燃气透平之间的联系方式分类(见图)。

燃气联系的复合式发动机

即通常的废气涡轮增压内燃机(图中a)。这时燃气透平的功率完全用于驱动压气机。它的优点是结构简单紧凑,燃气透平效率较高。缺点是冷起动 、低负荷 能、加速 能均较差(见内燃机增压、废气涡轮增压)。

机械联系的复合式发动机

燃气透平和压气机通过齿轮传动与活塞式内燃机形成机械联系(图中b)。燃气透平发出的功率全部传给曲轴,压气机所需的功率由曲轴提供。这种方案的优点是可以回收除驱动压气机外燃气透平所多余的功率,在所有工况下充分利用废气能量。压气机的流量、压力比与燃气透平发出的功率无关,完全取决于活塞式内燃机的转速,因此它的起动、低负荷、加速 能均较好。但这种发动机结构复杂,机械传动需要消耗一部分有用功,在非设计工况下,燃气透平效率比较低。对机械联系的中、高速复合式发动机所作的多种方案的计算和试验表明,它比一般废气涡轮高增压柴油机的有效热效率高2~4.7%,但由于结构复杂,尚未应用。70年代以来,由于绝热式柴油机研究的进展,冷却损失大大减少,排气温度急剧升高,排气能量大幅度地增加,涡轮机除驱动压气机外,还有更多的剩余功率。因此,绝热式柴油机必将采用机械联系的复合方案,其有效热效率可高达50%。

液力联系的复合式发动机

燃气透平和压气机与活塞式内燃机的传动中装有液力偶合器(图中c), 可使活塞式内燃机与压气机之间呈无级变速,从而增大活塞式发动机的扭矩储备系数,并使起动、加速快而平稳,传动系的隔振减振 好;但结构复杂,液力传动有损失,偶合器用油需要冷却。

复合联系的复合式发动机

采用两台压气机,或者串联(图中d),或者并联(图中e)。其中一台压气机与燃气透平组成涡轮增压器,另一台压气机由活塞式内燃机曲轴驱动,这就是复合增压的二冲程柴油机。

燃气发生器式复合式发动机

它又分为两种。一种是用通常的曲柄连杆机构柴油机作为燃气发生器(图中f), 压气机作为机械增压器向柴油机提供增压空气。而柴油机对外不输出功率,只用来驱动压气机,并向涡轮机提供燃气,由燃气透平输出功率。另一种是自由活塞式发气机(见自由活塞式发动机)。

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