改善涡轮增压发动机响应特性的气动助力方案

在涡轮增压内燃机上,增压空气系统如要在加速过程中驱动涡轮增压器的转子,能采用可变几何截面涡轮增压器和电动辅助增压器以替代机械式压气机,从而改善增压发动机瞬态运行时的动态性能。保时捷工程公司比较了几种不同的气动助力方案,并得出了相关结论。     

装有可变几何形状涡轮增压器的高功率、宽扭矩范围、高效率的发动机

新研制了一种涡轮增压器,其涡轮箱内装有四对固定的和可移动的导向叶片。配有这种涡轮增压器的1.2升试验性汽油机装在一辆轿车上。这种可变几何形状的机构不需要放气系统。台架试验结果表明,该机在6000r/min时的增压压力为93.3KPa(700mmHg)。本文介绍了这种可变几何形状涡轮增压器的结构、工作情况、性能数据以及1.2升试验性发动机和该种轿车的性能。     

涡轮增压器和军用车辆

高增压军用车辆柴油机,从军用角度看,其主要缺点是发动机低速扭矩不足和瞬态反应缓慢。本文通过可变几何涡轮增压器和固定几何涡轮增压在履带装甲车辆发动机上的对比试验,表明采用几何涡轮增压器能够明显地改善车辆的加速性和爬收能力。     

新型涡轮增压器VGT

可变截面涡轮增压器(VGT)从根本上改变了传统涡轮增压器的性能,是迄今为止最为理想的涡轮增压器。     

重型柴油机涡轮复合增压技术的研究与应用

研究了动力涡轮与曲轴之间的传动比对柴油机动力性和经济性的影响,以便将带可变截面增压器(VGT)的涡轮复合系统应用于重型柴油机上。构建了一维模型,以便模拟涡轮复合增压发动机,并优化动力涡轮和涡轮增压器与发动机的匹配。在某一台常规11 L的重型柴油机的基础上,研制了涡轮复合柴油机试验样机,并进行试验,以研究增压器开度对柴油机性能的影响,并寻求最优控制策略。结果表明:该涡轮复合增压发动机的全工况外特性优于原机,比油耗(BSFC)平均改善3%,最大改善8%。这表明:涡轮复合增压是一项能够满足未来柴油机节能减排要求的关键技术。     

霍尔塞特50年华诞之际双喜临门

霍尔塞特工程有限公司总部位于英国哈德斯菲尔德，是世界领先的涡轮增压器生产企业。霍尔塞特工程有限公司在成立50周年之际，从西约克郡郡主John Lyles手中接过2项女皇奖章：企业创新奖和国际贸易奖。2项奖项使得霍尔塞特50周年庆典日更加特别，所有的员工及其家属沉浸在巨大的喜悦当中。霍尔塞特企业创新奖得益于其在重型柴油机上使用可变截面增压器（VGT）的创造性研究以及率先将VGT导入市场。结构复杂但增压性能优异的VGT，其涡轮级可根据发动机运转而自动调节涡轮的通流能力，使涡轮在发动机各种工况下以恰到好处的能量驱动压气机达到所需的运转水平。涡轮的自动调节是通过控制气体流量的导向叶片的调节而改变管口面积的方法实现的。常规的涡轮增压器是通过转动喷嘴环叶片获得不同的喷嘴面积，而霍尔塞特VGT则是通过叶片轴向滑动获得不同的喷嘴面积。这一创新方法确保了柴油机特别是要求十分严格的商用柴油机的高可靠性和高耐久性。霍尔塞特公司营销服务主要负责人GaryMckinney，这样解释道：“VGT可使所配的发动机获得良好的瞬态反应速度以及良好的燃油经济性，可提高发动机的有效转速范围。另外，VGT能增强压气系统的制动能力，并减小发动机结构尺...     

可变喷嘴涡轮增压技术开发应用

分析了可变几何涡轮增压技术的特点,介绍了可变几何涡轮增压的原理和方法;进而针对一款欧Ⅳ柴油机进行可变喷嘴涡轮增压器的开发应用.结果表明可变几何涡轮增压技术可大大改善柴油发动机的性能.     

轿车和商用车发动机的两极调节增压

当可变涡轮几何形状废气涡轮增压器在轿车柴油机以及部分地在商用车发动机上成为常规技术之后，单级增压的局限性就显现出来了，继续提高标定功率，多数情况下会导致起动扭矩的恶化，为了解决这个目标相冲的问题．出现了两级调节增压技术（R2S）。     

正确认识压力

Q：增压发动机是不是到一定里程就要更换增压器？增压器到底是耗材还是永久性使用的部件？ 答：当然不是，事实上，增压器应当属于永久性使用的零部件，它的使用寿命应当同发动机的使用寿命相当。在国内之所以经常出现需要更换增压器的案例，是因为很多开增压车的车主对增压系统的错误操作所致。前面介绍过涡轮增压发动机的涡轮是一个具有一定惯性的运动部件，其工作转速十分高，在启动涡轮时需要一个时间才能把涡轮加速到足以压缩空气的转速。     

采用两级涡轮增压器提高功率密度

对于乘用车柴油机而言,较高的进气密度或较高的增压压力是提高功率密度和满足严格的排放法规要求所必需的条件。然而,若采用单个可变几何截面涡轮增压器,要消除涡轮增压的固有缺陷存在一定的局限性,很难协调低速扭矩与额定功率的关系。Hyundai汽车公司的R系列2.2 L柴油机通过使用串联式两级涡轮增压器,获得了出色的功率密度,其额定功率为165 kW,低速扭矩为350 N·m。并且,在1 250~2 250 r/min的发动机转速区域,均可保持500 N·m的最大扭矩。与目前采用单个可变几何截面涡轮增压器的R系列2.2 L柴油机相比,功率密度增加了12%以上。两级涡轮增压柴油机的燃油经济性略微优于目前的R系列2.2 L柴油机,与采用单个可变几何截面涡轮增压器的3.0 L柴油机相比,燃油耗进一步降低。车辆试验结果也表明,采用两级涡轮增压器的R系列2.2 L柴油机可代替3.0 L单级可变几何截面涡轮增压柴油机,而不会使驾驶性能变差。     

可变几何涡轮增压器日前亮相

众所周知,涡轮增压是迅速提升发动机马力的最有效方法。但它也存在着诸多弊端,涡轮增压值的设定会直接影响到低速扭矩以及驾驶的平川页性。所以最近保时捷推出了自己独创的可变涡轮几何特性的涡轮增压器（VTG）,而新款911 Turbo则是首款配备了这种增压装置的Porsche车型。     

重型货车可调喷嘴涡轮增压系统连续反馈控制的发展

为了解决机动性、经济性与满足日本排放法规的矛盾问题，Nissan柴油机公司发展了一种带可调喷嘴涡轮增压器的新型增压柴油机，将其安装在新型货车上，并已投放市场。可调喷嘴增压器是与美国AlliedSigal和GarrettAutomotiveGroup共同开发的。其控制方法是无步距增压压力反馈系统，用以最有效地利用涡轮增压器。与常规的固定几何流通面积增压器或步距控制的可变喷嘴增压器相比，发动机的性能得到了改进，保持了低的排放水平和较好的低速扭矩，降低了燃油消耗率，改善了瞬态过程的性能，降低了烟度。     

可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配分析

通过可变喷嘴涡轮增压器与发动机的匹配试验测得增压压力和排气压力值,结合发动机的结构参数,计算了发动机的流通特性,建立了可变喷嘴增压器与发动机的联合工作曲线。对联合工作曲线的分析表明设计的可变喷嘴涡轮增压器与发动机匹配良好,不会出现喘振和阻塞。     

发动机增压匹配的涡轮通流模型研究

建立了用于车用涡轮增压发动机匹配的涡轮通流模型。该模型根据进口条件和几何参数自动计算涡轮特性参数,能够有效地应用于可变截面涡轮与发动机的匹配;模型能够在整个工况范围内得到完整的涡轮特性,对涡轮增压发动机进行全工况匹配及优化,还可以应用于发动机开发阶段的涡轮增压器选型,指导涡轮增压器的开发设计工作。模型基于一维定常流体动力学质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,结合了损失和阻塞预测值,并应用3款不同结构参数的混流涡轮试验数据验证了模型的有效性。     

带废气调节阀的可变几何涡轮增压器性能试验研究

基于增压器性能试验台,对带废气调节阀的可变几何截面涡轮增压器(VGT)进行性能试验,得到不同VGT叶片开度的涡轮流通特性、废气调节阀调节特性及压气机流量特性曲线。结果表明,随着VGT叶片开度的增大,涡轮流通能力增大;废气调节阀在开启角度5°~15°调节时,涡轮增压器转速迅速下降,调节能力较强,但开启角度超过20°时转速基本不变,其调节能力达到极限;压气机最大折合流量达到0.31 kg/s,最高压比达到2.98,不同转速下的最高效率均在71%以上。     

VGT涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研究

采用Fine/Turbo软件对某可变截面涡轮增压器涡轮级进行数值模拟及流场分析。介绍了VGT涡轮增压器涡轮级建模及分析过程,研究了VGT涡轮增压器涡轮端MAP图性能仿真方法,并与涡轮机性能试验数据进行了对比。结果表明,采用VGT数值模拟和流场分析的方法对VGT增压器性能进行预测是可行的,可以满足增压器多方案性能优化选型需求。     

采用机械涡轮复合增压系统优化7.8L柴油机的稳态效率和排放性能

与传统的涡轮增压器或机械增压器相比,内燃机采用机械涡轮复合增压系统具有更多优势。机械涡轮复合增压系统将机械增压、涡轮增压和驱动耦合装置集成在一起,通过涡轮轴和连续可变传动机构(CVT)之间双向传递扭矩的高速驱动系统,能够在涡轮轴和发动机曲轴之间实现对总传动比的控制。由于避免了超速和涡轮迟滞的限制,涡轮的高效设计成为可能。日本五十铃汽车公司认识到了机械涡轮复合增压系统的优势,和日本超级涡轮技术公司共同评估了机械涡轮复合增压系统相对于传统的涡轮增压器的收益。     

高功率柴油机用的可变截面涡轮增压器

高功率涡轮增压柴油机需要一个装有高压比、宽流量、不喘振的高效率压气机的有效进气系统,同样,也需要有可变截面喷咀的高效率涡轮,以便在发动机低转速和小空气流量运转时,涡轮保持高转速。 为了满足上述要求,美国陆军坦克机动车辆研究发展局制订了一项研制涡轮增压器的规划,其中规定涡轮增压器采用后弯叶轮的离心式压气机和径流式涡轮。为了控制喘振,压气机采用楔形可转动叶片扩压器;为了控制涡轮进气面积,径流式涡轮采用可转动喷咀叶片。 涡轮增压器经过几次反复设计和台架试验后,又同发动机一起进行了广泛的试验。通过试验证实,采用这种涡轮增压器能使柴油机性能得到相当大的改善。     

圣达菲SUV动力不足故障一例

故障现象：一辆2007年生产的华泰圣达菲SUV汽车，装备D4EA型2．0L柴油发动机，采用带可变截面涡轮增压器（VGT）的Bosch第二代共轨系统，行驶里程约2．4万km。该车行驶中发动机动力不足，最高车速只能达到120km／h。     

关注中国轿车柴油化进程——访霍尼韦尔汽车零部件服务(上海)有限公司亚洲市场总监马家杰先生

在2007年6月召开的第四届上海国际发动机及制造技术展览会上，霍尼韦尔集团增压器产品的展示区特别引人注目。可变截面涡轮增压技术（VNT）、双级涡轮增压、钛合金压气机叶轮涡轮增压器……霍尼韦尔带来了很多其在全球范围内的新技术。为此，本刊记者采访了其亚洲市场总监马家杰先生。