应对高排气温度的小型高性能涡轮增压器的研制

世界各国的排放法规和燃油耗法规促使轿车发动机的外形尺寸设计得越来越小，单位排量的输出功率越来越大。涡轮增压器是发动机实现小型化和高功率化的有效装置，需求量日益增加，技术要求也越来越高。特别是汽油机，由于燃烧效率的提高，排气温度有上升的趋势。研制能应对高排气温度的涡轮增压器已成为当务之急。三菱重工研制了适用于全球最高排气温度1050℃的小型高性能涡轮增压器，并开始交付配套用户。     

乘用车柴油机用可变两级涡轮增压器的开发

为了满足以欧洲为首的逐年收紧的排放法规要求,配装可变截面涡轮增压器以替代传统涡轮增压器的车辆越来越多。最近,为了提高乘用车柴油机的低速扭矩,并同时加大输出功率,提高发动机瞬态响应性能的要求也越来越高。介绍一种三菱重工公司独立开发的可变两级涡轮增压器,其性能和耐久性优异,已开始被用于乘用车柴油机。     

增压柴油机加速过程炭烟排放的仿真研究

增压柴油机在加速过程中存在炭烟排放恶化的现象,采用可变截面涡轮增压器,通过改变增压器开度可以有效的改善炭烟排放,本文利用WAVE软件,在稳态计算结果的基础上,对柴油机定扭矩加速过程进行仿真,研究其炭烟排放规律并优化加速过程中VGT控制规律,以改善炭烟排放,降低燃油消耗率.     

涡轮增压柴油机米勒循环分析及优化

米勒循环是降低柴油机NOx排放的有效措施.现建立涡轮增压柴油机米勒循环热力学分析模型.研究了几何压缩比、有效压缩比、空燃比、涡轮增压器效率等对发动机性能的影响规律.考虑到实际发动机的爆发压力和NOx排放限制,对发动机的性能进行了优化设计.研究结果表明,只有进行参数优化匹配且涡轮增压器效率较高时,采用米勒循环才能提高热效...     

单级顺序增压涡轮增压器——超低排放柴油机的增压新理念

涡轮增压柴油机以超低排放达到了较高的平均有效压力水平。传统涡轮增压器的涡轮与压气机的匹配要达到期望的性能和响应特性变得越来越困难。为了满足排放法规的要求,采用超高水平的废气再循环控制氮氧化物排放,采用柴油颗粒过滤器控制碳烟和颗粒排放。这些技术使涡轮修正流量减少到压气机修正流量的一半,从而使压气机与涡轮的匹配恶化。介绍一种通过改变压气机作功一转速关系来显著改善涡轮性能的新设计理念。通过使用双面压气机叶轮,使压气机的1个叶轮停止工作,从而改善压气机的流量范围。由于压气机的流量范围得到改善,叶轮后弯曲率得以减小,进而改善了高压比能力。与球轴承相结合,该理念会使单级涡轮增压器的涡轮效率改善几十个百分点,压力高、流量范围大、尺寸小的压气机能提供传统结构的涡轮增压器所无法达到的性能水平。     

满足现代柴油机和气体燃料发动机的要求：TPL．．-C新一代涡轮增压器

今天,现代四冲程柴油机和气体燃料发动机的发展动力主要来自环境方面和增加输出功率的目标。发动机制造商和终端用户的要求成为开发TPL..-C新一代涡轮增压器的动力。以经过充分验证的TPL..-A和TPL..-B系列涡轮增压器为基础,进一步发展了TPL涡轮增压器的概念以便满足明天的中速四冲程柴油机和气体燃料发动机的要求。市场和排放法规要求在很大程度上影响了TPL..-C新一代涡轮增压器的开发。现代涡轮增压系统和苛刻的排放法规要求更高的效率、更高的压比和增加体积流量。此外,各种保证高水平的机械可靠性和良好的维修方便性的措施在设计一种新涡轮增压器时同样必须被考虑到。因此,最近的部件开发被引入新的涡轮增压器系列中。采用新的TPL..-C压气机级和涡轮级,用户可以得益于增大的涡轮增压器单位尺寸体积流量、宽广范围的体积流量、增加的增压压力和改善的效率。于是,TPL..-C涡轮增压器部件的特性将不仅有助于达到发动机的环境相容性要求,而且新的涡轮增压器系列亦将可以满足更高发动机功率输出和功率密度的需要。本文着重描述了发动机制造商及终端用户的要求对TPL..-C涡轮增压器设计的影响。除了性能特点外,主要的关键之点还有诸如耐久性、可靠性、就单位尺寸热力学潜力而言的紧凑性以及维修方便性。机械问题的的讨论包括涡轮增压器的高自然频率和封闭安全性。TPL..-C涡轮增压器已经过全面试验,但在其成功地投放市场之前仍必须经历一个苛刻和综合性的内部鉴定过程。     

KBB公司HPR系列径流式涡轮增压器的发展

KBB公司于2001／2002年开始推出用于功率范围为500-3000kW的中速四冲程柴油机和气体燃料发动机的HPR系列径流式涡轮增压器。本文介绍该系列涡轮增压器成功应用的范例。目前共有100多种不同型号的HPR系列涡轮增压器装用于30多种型号的发动机。为了进一步改进涡轮增压器的运用可靠性，KBB公司在最近几年中作了大量的开发工作。开发了一种专门的径向涡轮喷嘴环涂层，优化了涡轮清洁的冲洗方法，这两项措施都是为了延长发动机烧重油运行时涡轮增压器的寿命。为了适应在更高的排气和机油温度下运用，亦对轴承系统进行了改进。这尤其是在气体燃料发动机应用情况下大大加强了耐久性。 现代柴油机的涡轮增压尤其对压气机提出了高的要求。第一代HPR压气机（A系列）被设计成在100％发动机负荷工况压比为4．2。在随后的几年中，与发动机相关的涉及增压空气压力和涡轮增压器效率的要求迅速提高。 为了满足发动机制造商的这些要求，对压气机作了进一步的全面开发。这导致推出了B系列和C系列压气机，从而拓宽了HPR压气机产品范围。在100％发动机负荷工况下，B系列和C系列压气机的压比分别达到4．5和4．8。在有效转速范围内，其效率超过80％，最高达84％。 自2000年以来，由于全球运输和能量需求的增长，KBB公司一直能够不断地扩展其涡轮增压器业务，并不断地赢得新的客户。这不仅要求在压气机设计过程中，而且同样要求在发动机制造过程中有高效的工具。     

关于机械式增压器对商用车柴油机的适用性研究

用试验和数值分析方法,对1台商用车柴油机的增压系统进行了研究,该增压系统由1个机械式增压器和1个涡轮增压器组成。通过与涡轮增压器的组合,降低了系统中机械式增压器的机械损失。另外,发现优化的动力总成技术参数还可用于改善车辆的燃油经济性,同时,两级增压系统中的机械式增压器也提高了柴油机的低速扭矩。     

未来的涡轮增压器

发动机制造商所承受的要求降低发动机单位功率价格、提高整机总效率的压力自然而然地影响了涡轮增压器制造商。为降低成本，发动机制造商正在提高发动机的平均有效压力和活塞平均速度，因而促使涡轮增压器压比和效率也需提高。功－热联合循环装置（以下简称ＣＨＰ装置）给发动机和增压器制造商提出了一个更进一步的问题，那就是发动机／增压器系统效率的提高导致废气温度降低，因此废热利用度得更加困难。本文论述了涡轮增压器制造商     

中速柴油机涡轮增压器最近的发展

随着中速柴油机的持续发展，对涡轮增压器的要求也在不断提高。涡轮增压器的设计师面临着需要提高压比，提高效率和扩大使用重油的挑战。本文介绍了对涡轮增压器的要求和提供介廉，可靠涡轮增压所需的设计特点。着重介绍了为满足这些要求的增压器系列中的一个最近产品－纳产尔４５７型增压器。     

TPL—一种新的可满足现代柴油机需要的涡轮增压器系列

ＡＢＢ涡轮增压器系统有限公司开发出一种可满足当前和今后几代功率在１０００ｋＷ以上的低、中、高速发动机需要的ＴＰＬ新型涡轮增压器系列。该系列涡轮增压器的压比、效率、通泫能力上均得到提高，且这种结构紧凑的新型涡轮增压器优先考虑了用户对可靠性好、寿命长、大修期长和检修方便的要求，已有３００台ＴＰＬ系列涡轮增压器装机使用，发动机的运用经验证实了在试验室内获得的热力学性能测量结果。     

CN公司开发出新的涡轮增压器性能模拟软件

今天正在生产或正在运用的许多柴油机都装有涡轮增压器，而且其他类型发动机（无论是天然气发动机，还是汽油发动机或生物柴油发动机）也都装有涡轮增压器。每个发动机制造商和涡轮增压器制造商均有自己的试验和检验其产品的方法。随着人们对效率的要求越来越高和对性能的研究越来越细致，在发动机设计中性能模拟显得更为重要。     

高流量高压比新系列涡轮增压器

ABB公司开发了一种新的TPS．.—F33系列涡轮增压器，可以满足目前和未来功率范围为500—3500kW的小型中速柴油机和大型高速柴油机及气体燃料发动机的要求。其开发的目标是：提高高效率工况下的压比和流量，提高可靠性、寿命及可维修性。TPS.．—F33系列涡轮增压器与TPS．．D／E系列涡轮增压器的外形尺寸相同，包括4种涡轮增压器型号。这些增压器具有较高的功率密度，因而可以大大提高发动机的功率。本报告曾在200l年国际内燃机会议(CIMAC)上获奖。文中介绍了新系列涡轮增压器的结构、性能，新压气机叶轮开发的过程，新系列涡轮增压器的试验结果以及与柴油机和气体燃料发动机的匹配情况。     

压比达5：1的ABB涡轮增压器

现代柴油机制造厂家一直在寻求提高原发动机的输出功率，降低其排气污染和确保其高可靠性地运转的途径。能够提供高增压压力，皮实、高效的增压器恰好可满足这种要求。为了满足柴油机制造业的需求，ＡＢＢ公司开发一种ＶＴＲ。４Ｐ型增压器。它的压比超过了以前的ＡＢＢ涡轮增压器而且可为多方面的用户提供高的成本效益。     

现代柴油机要求的高比功率涡轮增压器

人们对提高单缸功率和增压压力及降低柴油机价格的要求将日益迫切，这就要求未来增压器的增压压力能提高到４．５。文中阐述了压气机转了叶片数对压气机特性场的影响，以及对一种新开发的涡轮叶片的计算结果和测试工作，介绍了一种新系列涡轮增压器的详细结构及有关振动和流动特性的研究结果。     

新一代大型涡轮增压器

提高效率和能力始终是用于柴油机的大型涡轮增压器所追求的目标。涡轮增压器的高效率可以降低发动机的热负荷和提高热效率。同样地,涡轮增压器能力的增大可以使涡轮增压器的尺寸达到最小化,而这对于降低发动机的成本和节省空间是有利的。另一方面,涡轮增压器的设计者有时又不情愿改变设计,因为新的设计很可能就是产生技术问题的原因,而传统设计的可靠性已经被许多运用经验所证明。然而,三菱重工业有限公司还是作出决定,对其MET型涡轮增压器进行必要的设计修改,即改变涡轮叶片、涡轮进气壳与出气壳以提高涡轮增压器效率和涡轮能力。对已被理想的运用经验所证明的目前的设计的机械强度进行了核实并与新设计进行了对比。上述新部件的计算分析和试验结果表明,它们的性能要比目前的设计高得多。另外,为了降低进气消声器处的噪声水平和压力降,根据分析结果亦对消声器的设计进行了修改。新设计的优点已由涡轮增压器台架试验所证实。尽管上述设计修改不是很大,但对于改进性能却是有效的,并且对设计相容性或者对已得到证明的涡轮增压器的可靠性只有最小程度的影响。整篇文章勾划出下一代三菱涡轮增压器的概貌。     

采用新型混合动力系统改善中型载货车的燃油经济性——配置电动增压器的柴油机性能及排放特性研究

为了改善中型载货车在实际行驶工况下的燃油经济性,研究人员提出一种全新的混合动力车概念。该混合动力系统的关键技术是电动增压器。采用1台4缸柴油机并配置电动增压器,对发动机的性能和排放特性进行研究。在高增压压力与大流量废气再循环相结合的条件下进行发动机试验。研究结果证实,车辆的燃油经济性和排放性能同时得到改善。而且,在底盘测功器试验中还成功证实,车辆所用电动增压器消耗的电能可以由中型混合动力车在行驶过程中产生的制动再生能量提供。     

现代涡轮增压器的结构特点

介绍了以ABB公司TPL为代表的压比达5、总效率达70％的现状涡轮增压器的结构特点，阐述了当代涡轮增压器的压气机和涡轮通流元件以及轴承密封的设计计算项目和要求，必要的试验和测试对提高涡轮增压器可靠性和寿命的重要性。     

新开发的4B11型涡轮增压发动机

介绍日本三菱汽车公司新开发的、配装于Lancer Evolution X车上的直列4缸涡轮发动机。这款新开发的4811型涡轮发动机（2．0L）经改用铝制压铸机体和直动式配气系统之后，重量减轻12．5kg，并采用进、排气侧均可变正时的三菱可变正时气门机构MIVEC^TM，通过在全部运行区域设定最佳气门正时，实现了提高性能、降低燃油耗及排放的目标。进而，通过降低进、排气系统的压力损失，并重新设定涡轮增压器的规格，大幅度提高了低、中速扭矩及响应性。同时，还考虑到环保要求，采用了高性能金属催化器等，由此达到比2005年排放标准降低50%排放的水平。     

增压器轴向力测量及止推轴承优化设计研究

针对车用高压比涡轮增压器,压气机和涡轮的气体流量和压力变化范围大、止推轴承承受负载高的特点,易于导致止推轴承出现承载性能不足等问题.研究了增压器轴向力测量的方法,进行了增压器轴向力台架试验测量,对测量结果作了分析.对现有止推轴承进行了计算,并进行了优化设计,对优化前后的两种止推轴承作了对比试验分析.