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。     

涡轮增压器技术继续发展

基地在德国奥格斯堡的MAN柴油机公司的涡轮增压器分部一直在致力于公司的往复式发动机的空气管理技术。     

康明斯涡轮增压技术有限公司推出一款配小型发动机的新型增压器

康明斯涡轮增压技术有限公司是一家著名的涡轮增压器制造商。2010年9月，在德国汉诺威IAA车展上推出了一款配2～5L柴油机的新系列增压器。康明斯涡轮增乐技术有限公司隶属康明斯集团，     

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     

Audi公司TT RS轿车用新型2．5L涡轮增压燃油分层喷射汽油机

Audi轿车搭载直列5缸涡轮增压发动机具有悠久的传统史。经过持续不断的开发,又将缸内直接喷射与涡轮增压相结合,2．5L发动机在5400～6500r／min时功率达到250kW,并在1600r／min时扭矩达到450N·m。Audi轿车的发动机动力指标与优化匹配的6档手动变速箱相结合,在保持适当燃油耗的情况下,能使其加速性和机动性指标达到运动型车型的水平。     

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。     

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。     

涡轮增压系统优化与发动机开发的整合

车辆动力系统在提高功率、降低燃油耗和排放方面提出了越来越高的要求，使得整机在优化过程中外协件的集成化程度也越来越高。因此，废气涡轮增压器在未来动力系统方案中对降低二氧化碳排放起着重要的作用。原因是，一者能量转换机技术复杂；二者涡轮增压器对提高行驶性能和降低燃油耗具有巨大的影响力，而后者特别能迎合发动机缩缸强化的发展趋势。FEV公司与亚琛工业大学内燃机研究所进行了合作研究，介绍了一种在动力系统研发过程中通过不同工具和方法组合来研发和优化涡轮增压器的方法。     

俄罗斯内燃机车柴油机用涡轮增压器

俄罗斯内燃机车用柴油机基本上采用具有轴流式涡轮的涡轮增压器。这些涡轮增压器基本上可分成三种形式。文内对这三种涡轮增压器的结构、性能参数及其优缺点作了介绍，并附有ＴＫ系列涡轮增压器Д４９型和１０Д１００型柴油机用的涡轮增压器、２ＴＨＡ型二级涡轮增压器组成和机械驱动容积式气机的结构图。     

小型化发动机用新型罗茨增压器

汽车制造商不断致力于进一步降低发动机的燃油耗和二氧化碳排放,在这方面的重要举措是采用较小排量但具有较高升功率的小型化发动机。Eaton公司专门为这一用途开发了在低转速区域具有高效率的新一代罗茨增压器。     

高功率低燃油耗的新一代蜗壳式增压器

德国HandtmannSystemtechnik公司重新启用蜗壳式增压器的理念,以期通过增压提高汽油机的功率,并对其进行了全面的改进。这一项目的合作伙伴Bertrandt公司对发动机工作过程进行仿真,证实了蜗壳式增压器相比其他增压系统所具有的优越性。介绍了HandtmannSystemtech—nik公司的蜗壳式增压器在发动机缩缸强化理念中的应用。单级和两级蜗壳式增压器适用于汽油机和低排放柴油机。     

低压废气再循环柴油机对废气涡轮增压器的挑战

行驶动力性好和燃油耗低的柴油机已成为交通运输领域极具吸引力的动力装置。除了成本高外,压燃式柴油机还存在机理性的高氮氧化物和颗粒排放问题。为满足未来排放法规,柴油机面临技术上的挑战。Borg—Warner Turbo＆Emission System公司进行了试验研究和计算,已掌握低压废气再循环（EGR）影响废气涡轮增压器的相关参数,并开发出保护流通零部件的有效措施,从而使可进一步降低柴油机有害物排放的低压EGR系统得到批量使用。     

涡轮增压器仿真分析能力的增强

由于涡轮增压能提高发动机效率,从而可减少排放,因而它先是在轿车柴油机上,近年来又在小型汽油机上取得显著的市场增长。多涡轮增压、可变几何截面、废气旁通阀、废气旁通人进气歧管,以及发动机管理系统的联合应用,伴随着拥挤的发动机舱内较高的工作温度（汽油机超过1000℃）,这些都对从事动力总成、发动机舱内布置和标定的工程师们提出了严峻的挑战。     

寻求更可靠的铁路牵引用涡轮增压器

１９８７年底英国铁路投标购买１００台６０型大功率货运内燃机车。经过激烈竞争，最后由英国Ｂｒｕｓｈ机电公司中标。该型机车装用一台Ｍｉｒｒｌｅｓｓ Ｂｌａｃｋｓｔｏｎｅ公司的８ＭＢ２７５型柴油机，该机配装一台ＢＢＣ ＶＴＣ３０４型涡轮增压器，而这种涡轮增压器在当时并无铁路应用经验。为此，英国铁路获得了一批几何相似的ＢＢＣ ＶＴＣ２５４型涡轮增压器，进行配机型式试验，试验台耐久试验及装车试验，从而为６０