一、影响发电机组高温性能关键因素

通过前期技术积累及试验结果分析，康明斯发动机缸温为影响发电机组高温性能的关键因素，在散热不良的情况下，静音箱体内温升不断升高，缸温温度超高，导致停机，因此解决发动机缸温温升过快是保证静音风冷柴油发电机组高温性能的关键。

二、影响缸温因素分析

1、平均有效压力

平均有效压力影响发动机缸温的变化。扭矩的升高伴随着平均有效压力的升高，由此带来发动机循环供油量的增加，燃烧的总热量变大，受热零件的热负荷增大，缸内热量积聚，发动机机体热量升高，辐射热量增大。对于涡轮增压发动机，随着喷油量的增加，进气量及增压比也会相应增大，增加了发动机的负荷。

2、转速

发动机机体散热量随转速的升高而增大，高温气体在缸内和进排气歧管的流动速度相应增加，机体表面传热系数也随之增大。一般情况下，当发动机输出功率相同时，转速越高，发动机机体传热量越大，随着机体温度的升高,发动机做功质量下降，平均有效压力降低，只能继续通过提高发动机转速来进行补偿调节回。

3、环境温度

随着环境温度的升高，外部空气温度上升,密度减小，粘度增加，体积膨胀，单位体积空气中氧气质量降低，缸内过量空气系数减小，导致缸内排出的废气温度升高，发动机机体温度升高。对非密闭空间，空气密度随温度变化关系如下图所示。

空气密度随温度变化关系图

对于涡轮增压发动机，随着发动机排放废气温度的升高，进入高压级涡轮做功的能力增加，高压级压气机压比升高。

柴油发电机组中发动机以固定转速运行，转速的变化对缸温的影响很小。平均有效压力的变化也由温度的变化引起，因此外界环境温度对发电机组的高温性能影响最为显著。

三、涡轮增压发动机传热特性分析

技术的进步使柴油发动机的功率密度逐渐提高，高功率密度发动机对活塞、气缸及中冷器等关键部件的热特性提出更高要求。四冲程发动机吸气冲程不散热，压缩冲程后期散热，燃烧及膨胀冲程大量散热，排气冲程散热⑺。涡轮增压器的设计工况点一般选择在柴油机额定工况点附近，因此当发动机工作在额定功率之下时，发动机转速会偏离外特性线，导致涡轮增压器的效率变低，进气效能下降，发动机本体传热量增加同。

四、发电机组主要部件传热量计算

1、柴油发动机缸内燃烧过程十分复杂，燃烧模型很难精确建立，综合考虑发电机组散热量计算精度及试验论证，选用韦伯燃烧放热经验公式计算。

瞬时积累放热百分比：

式中：ø 为曲轴转角；ø _VB为燃烧起始角；△ø 为燃烧持续角；m为燃烧品质数。

2、柴油发动机总放热量采用经验公式计算:

式中：η_u为燃烧效率；m_B为喷入气缸内柴油质量，kg；H_u为燃料低热值，kJ/kg；X为瞬时积累放热百分比。

3、柴油发动机本体传热规律：

式中：Q_q为缸内高温燃气传给柴油机本体总热量，kJ/s)；Q_ext为柴油机传给冷却空气热量，kJ/s；P为柴油机机体材料密度，kg/m³；C为柴油机与冷却介质间换热系数，W/m².K；V为柴油机机体实体体积，m³。

4、冷却系统需带走发动机产生的热量经验计算公式：

式中：A为传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比；g_e为发动机燃料消耗量，kg/kW.h；N_e为发动机功率，kW；H_u为燃料低热值，kJ/kg。

5、发电机散热主要为绕组产生的热量，发电机散热量计算公式：

式中：Q_d为发电机散热量，kJ/s；N_g为发电机功率，kW；η为发电机效率。

式中为常温状态下正常散热量计算公式，在进行50 P高温环境试验时发电机效率会有所降低，需加以修正。

通过上述公式可计算出此型号发动机与发电机基本散热量。