车用涡轮增压技术现状及发展趋势.pdf

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1、张众杰何西常王威关立哲董素荣周广猛：车用涡轮增压技术现状及发展趋势370巳，已、，—，cj—，专题综述—r车用涡轮增压技术现状及发展趋势TheTechnicalStatusandDevelopmentTrendofVehicleTurbochargingTechnology张众杰何西常王威关立哲董索荣周广猛(军事交通学院)[摘要]综述了国内外部分车用涡轮增压技术的现状，从解决发动机低速转矩和涡轮迟滞两大问题出发，提出了涡轮增压技术的发展趋势。同时，为满足涡轮增压器特有的工作特点，滚动轴承和陶瓷等新材

2、料将会在涡轮增压器得到广泛地应用。(关键词]涡轮增压技术现状发展趋势可变截面Keywords：TurbochargingTechnicalstatusDevelopmenttrendVariablenozzlearea涡轮增压技术通过涡轮增压器提高进气密度，轮出口外径增大带来的轮缘处气流脱离现象，使叶可以全面改善发动机的动力性、经济性以及排放指轮的内部流场大为改善，与同样轮径的径流式涡轮标等综合性能，给发动机注入强劲动力，被誉为内相比，流通能力增加约40％，可以满足涡轮增压器向燃机发展史上的第二个里

3、程碑川。由于涡轮增压器高速、大容量变化发展要求印。现在世界各国最新车在提高发动机功率和降低燃油消耗率方面的巨大用增压器产品上．已采用大容量混流式涡轮和宽流优势．柴油机普遍采用涡轮增压技术。据统计，目前量范围的前倾后弯压气机来获得高效率的增压器欧、美、日等国在重型柴油机上已100％装有增压器，性能嘲。在中、小型柴油机上装增压器的比例达80％，国内像理澶强渭转壳一汽、东风等大型柴油机骨干企业都在致力采用、推广涡轮增压技术，不断推出增压型柴油机。同时国外一些公司突破技术障碍。开始将涡轮增压技术应用在汽油机

4、上，改善发动机的动力性和经济性[21。然而传统的涡轮增压技术存在低速转矩、涡轮迟滞以及加速性差等缺点，随着排放法规的不断严(·)混最或潞轮及锅轮亮(h)混瀛式；爵转横切蕊格，和对汽车驾驶性要求的不断提高，可变混流式图1混流式涡轮示意Iit涡轮增压、可变二级涡轮增压等先进的涡轮增压技1．2可变截面涡轮增压技术术也逐渐得到应用。涡轮流通部分起作用的共有三处截面，即涡轮1涡轮增压技术现状进气截面、蜗壳出口环形截面以及叶轮出口截面。目前主要的涡轮增压技术有混流式涡轮增压其中叶轮出口截面处调节因实现起来较为复

5、杂且技术[31、可变涡轮增压技术【4J、两级涡轮增压技术fs／、易造成较大损失．调节效果不如前两者。故一般不电辅助涡轮增压技术[61。予考虑。基于此。可变涡轮增压器有两种结构，即可1．1混流式涡轮增压技术动舌片增压结构和可变喷嘴增压结构[21。混流式涡轮也称斜流式涡轮，是一种介于径流对于无叶径流式涡轮机，采用可动舌片增压结式涡轮和轴流式涡轮的一种中间形式。如图1所示，构。如图2所示，在涡轮进气截面后加摆动舌片，通由于叶片进口倾斜，使得气流能很好地适应叶型的过舌片的摆动，改变蜗壳的面径tkA／R值，对

6、进气量变化而平缓地过渡至轴向．并且可以有效地防止叶进行调节。在发动机低速时，减IJ~A／R值，提高涡轮内燃机与配件2012年第6期转速，增加进气压力；当发动机转速较高时，增加A／R值，提高进气量，保证发动机的动力输出。可动舌片增压结构简单，调节方便，易实现自动控制，但由于流动损失较大且调节范围有一定限制，增压器总效率低[91。图4MANDieset&Turbo-级祸轮增胜器二级涡轮增压技术在提高发动机动力性和加拷速性的同时。可以改善涡轮迟滞现象，国外诸如宝马535d以及福特F系列super—Duty

7、卡车上均实现大规模量产。但与单级系统相比，在部分负荷时采用低壤时可劫需片美闭磊逯时可动雷片开展二级增压系统增压比下降快。使得发动机低负荷性图2可动舌g-增压结构能恶化，此外，二级涡轮增压器结构复杂，制造成本对于有叶径流式涡轮机，采用可变喷嘴增压结较高l】2l。构。此结构主要适用于在大排量重型车用涡轮增压霉1．4电辅助涡轮增压技术发动机。如图3所示，涡轮外围的叶片就是可变喷嘴如图5所示．电辅助涡轮增压系统主要增加了叶片，在发动机低速或怠速时，喷嘴叶片关闭或开电动机／发电机、电路控制单元、电池、高功率逆

8、变电度很小，增加进气压力，从而提高发动机的低速转源和一些传感器。其中，电控单元和电池可与发动机矩和响应性：当发动机转速较高时，喷嘴叶片全开或共用。在发动机低速时，电控单元发出控制信号，电开度加大，提高进气量，保证发动机的动力输出口ol。新机启动驱动压气机工作，电池中储存的电能转化为款911Turbo的3．6L发动机配备有两台可变喷嘴压气机的动能，增压进气压力，改善发动机的加速性BV50G涡轮增压器，使得6缸发动机的输出功率和转和低速转矩问题。当发动机转速上升到一定程度