车用汽油机增压

三、汽油机采用废气涡轮增压技术主要面临什么技术问题，请你综述一下汽油机采用废气涡轮增压技术的应用现状和发展趋势？

答：废气涡轮增压技术和废气涡轮增压器在柴油机上已经得到大量的使用和装配，是柴油车发展的一种必然趋势。但是在提高汽油机废气涡轮增压技术存在不少问题和障碍，这些问题和障碍限制了废气涡轮增压技术在汽油机上的应用。汽油机采用增压技术与柴油机相比存在以下一些障碍，表现为：（1）汽油机增压易发生爆燃。增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高，致使爆燃的倾向增大。汽油机由于受爆燃限制，压缩比较低，因而造成膨胀不充分，致使排气温度较高，热效率下降。（2）汽油机增压热负荷大。汽油机混合器的浓度范围窄，燃烧时的过量空气少，造成单位数量混合气的发热量大。同时，汽油机又不能通过提高气门重叠角加大扫气来冷却受热零件，造成汽油机在增压后的热负荷偏高。汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。（3）汽油机与增压器匹配困难。与柴油机相比，汽油机的转速范围宽，从低速到高速混合气质量流量变化大。当节气门突然开大时，增压器响应滞后造成动力响应的滞后。汽油机增压后发动机排气温度高，易造成增压器损坏，并出现低速时增压压力不足，高速时增压压力过高及寿命降低的情况。

汽油机采用涡轮增压的应用现状：近年来，在汽车市场整体火爆的影响下，涡轮增压汽油车的销量也实现了快速增长。2010年，我国装配涡轮增压技术的汽油车销量达zTlJ56．54万辆，同比增长了86％。201 1年，新骐达1．6T、上海大众全新帕萨特(NMS)I．6T和2．OT 等多款车型的上市带动涡轮增压汽油车销量的增长。

除途安等少数SUV车型和瑞风等少数MPV车型之外．国内涡轮增压汽油机多装配在轿车上。近几年来，随着汽油机涡轮增压技术水平的不断提高，轿车涡轮增压技术的装配率呈小幅上涨趋势。201 0年，轿车中涡轮增压汽油机的装配率接近6％。201 1年前6个月装配率超过了6％，为6．57％，未来装配率还有望进一步提高。

金融危机以来，在1．6L及以下购置税减征和小排量乘用车消费税税率降低等政策的影响下。涡轮增压技术开始逐渐应用在小排量汽油机上。涡轮增压汽油机的小型化可以带来材料成本的降低，同时，还能降低尾气中CO。和NO的含量。符合日益苛刻的环保标准的要求。大众汽车集团在涡轮增压技术领域处于全球领先地位。其开发的多款涡轮增压汽油机已越来越多地应用于大众国内合资公司旗下的车型，大众车系因此成为配备涡轮增压技术的主力。2005～2010年，一汽大众和上海大众的涡轮增压汽油车的累计销量分别为75．91万辆和68．26万辆，占总销量的49％和44％。市场占有率超过90%。而上汽、华晨和奇瑞等自主车企的涡轮增压技术起步较晚，涡轮增压汽油机的市场份额较低。2005～201 0年，三家企业的累计销量仅有4，23万辆，市场份额不到3％。

缸内直喷技术能使燃油在极高的压力下直接喷入到燃烧室中，能有效优化进气混合效率。使燃料燃烧更充分，在涡轮增压的基础上增加缸内直喷技术后，会同时具有传统汽油机高速大功率和柴油机低速大扭矩的特性，使汽油机的动力更强。响应更快，而油耗和排放更低。涡轮增压结合缸内直喷技术的优越性，使得以大众合资公司为代表的企业纷纷燃烧效率更高。汽油机采用两者结合的技术，以实现节能减排的目的。2011年6月底，在售的轿车中有38款车型配备了涡轮增压技术，其中有33款车型采用了涡轮增压结合缸内直喷技术。

2010年，国内轿车涡轮增压器的配套被3家有外资背景的企业垄断。这3家生产企业分别是长春富奥石川岛增压器有限公司、博格华纳汽车零部件(宁波)有限公司和霍尼韦尔涡轮增压系统（上海）有限公司，市场份额分别为52%、44%和4%。

国外发展现状

车用汽油机领域，1962 美国GM 公司就有增压汽油机问世，可是由于汽油机存在爆震和运行范围窄等难题，使汽油机涡轮增压技术的应用受到了很大限制。进入新世纪以来，

特别是新的排放法规对CO2、NOx 等的排放要求越来越严格，对于增压汽油机的研究取得突破的进展。2008 年度国际发动机大奖(International Engine of the Year Awards) 中，宝马3.0 直六双涡轮发动机同时拿下2.5 升至3.0 升最佳发动机与年度国际发动机大奖的，代表涡轮增压技术在发动机领域获得高度肯定。同时，除了宝马 3.0 直六双涡轮发动机外，另外还有多达6 个最佳发动机奖项是由涡轮增压发动机拿下。可以说在国际上，汽油机涡轮增压技术已经成为汽油机发展新技术的主流方向之一。

汽油机采用涡轮增压的发展趋势：复合增压技术是指在涡轮增压的基础上串联机械增压的技术。由于复合增压技术对油品品质的要求较高，且配备复合增压技术车型的维护成本较高，因此，国产车型中还没有配备复合增压技术的车型。但是，由于复合增压技术相对单涡轮增压技术存在性能上的优势，未来国产车型有望采用涡轮一机械复合增压技术。未来，一些先进的柴油机涡轮增压技术将逐渐应用于汽油机，主要有：

(1)可变截面涡轮增压技术

当发动机转速较低时，产生的废气不足以推动涡轮运动，就会出现“涡轮迟滞”的现象。可变截面涡轮增压技术能有效解决“涡轮迟滞”的问题，使发动机在高速和低速下都能获得充足的进气量。在柴油发动机领域，可变截面涡轮增压技术已得到了很广泛的应用。但是。由于汽油机的排气温度要远远高于柴油机，一般增压器的硬件材质很难承受如此高温的环境，因此可变截面涡轮增压技术迟迟未能在汽油机上运用。博格华纳

与保时捷联手克服了这个难题，使用耐高温的航空材料，开发出了首款搭载可变截面涡轮增压技术的汽油机。随着科技的发展，更多耐高温材质将相继推出，更多汽车厂家将在汽油机中应用可变截面涡轮增压技术。

(2)电辅助涡轮增压技术

电辅助涡轮增压技术是将电动机／发电机安装在涡轮增压器的轴上，由电控单元控制工作状态。利用功率调节器来缓冲电动机／发电机和电池之间的能量转换过程。保证电动机和发电机工作的平稳。国外的底特律柴油机公司、霍尼韦尔、日本三菱重工已经生产出柴油机的电辅助涡轮增压器产品，汽油机的电辅助增压器产品还处于研发阶段。

(3)相继涡轮增压技术

相继涡轮增压技术是将多个增压器并联布局，利用控制阀门来调节各个增压器的工作。国外已将该技术广泛应用于船舶、舰艇用的大功率高速柴油机以及跑车上；国内还处于研究试制阶段。未来，涡轮增压器的发展趋势可能有：涡轮增压器的产品性能将得到进一步提升；涡轮转子的陶瓷化和压气机叶轮的树脂化趋势使产品更加轻量化和小型化：采用更加新型耐高温材料，如钛铝合金、镍合金等，可靠性和耐热性将不断改善。