车用涡轮增压技术的发展现状与发展方向

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统。 高增压和超高增压系统的标志一般是:
压比大干3.5,平均有效压力大干2.OMPa。 显然,在普通涡轮增压系统的条件是无法实 现的。发展高增压和超高增压系统的目标, 乃是发动机的机械负荷和热负荷在现有工 艺、材料允许的条件下,如何用增加增压压 力的办法来增大平均有效压力,同时义使发 动机的起动性能、经济性能、低负荷运转性 能等下降不多,或者有所改善。目前各国发 展起来的名目繁多的各种高增压、超高增压 系统是各具特色的。
本文在大柴CA6DE1-21K增压中冷柴油机匹配霍尼韦尔GT35V增压器的研究条件下,开发了一套VNT喷嘴截面积开度电子控制系统,并完成了电控系统 的硬件和控制软件设计,最后在发动机台架上进行了试验研究。VNT电控系统的硬件组成包括信号采集、电控单元(ECU)和执行机构三部分。其中,信号 的采集由霍尔式转速传感器和可变电阻式油门位置传感器实现;MCS-51系列单片机及其外围扩展电路作为电控单元的主体;执行机构的核心部件是步进 电机,此外还有传动装置(三级塔轮式减速器)、连接装置(平面四连杆结构)及反馈装置(滑线变阻器)。该VNT电控系统具有结构简单、制造成本低、安装 、拆卸及维修方便等优点,易于实现批量生产。
4.郑长虹 国外绝热发动机的研制与发展[期刊论文]-车用发动机 1986(03)
相似文献(10条)
1.期刊论文 逯智慧 CAT涡轮增压器失效分析 -露天采矿技术2003,""(1)
安太堡露天煤矿现有CAT工程机械150多台,其中绝大多数发动机使用了涡轮增压器.通过对几年来的总成修理情况的分析,总结了涡轮增压器的损坏原 因及形式,以达到最大限度地降低损坏程度,提高设备有效率的目的.
2.会议论文 张晓冬.束铭宇.陈伟国.刘亚奇.黎金辉 GDI发动机热力学性能仿真研究 2008
本文采用性能仿真软件在概念设计阶段对某增压中冷缸内直喷和可变配气正时技术汽油发动机进行热力学模拟计算。计算中对发动机整机进行建模 ,并将该模型用于仿真缸内直喷工作过程、选择可变配气正时相位和进行涡轮增压器匹配。同时使用子程序对涡轮增压器旁通阀门开启状态进行模拟。
lean。
我国发展涡轮增压技术起步不算太晚, 自50年代末期开始研制小型涡轮增压器以 来,发展列今天,径流式涡轮增压器的型号 包括正在研制的在内已有几十个品种;最 小叶轮直径仅为50mm,最高压比一般可达 3。3.3,最高转速已经达到160000r/min。在 发动机方面已发展了增压中冷多系列机型, 对缸径较小的93、95.100、102.105、110等
式产品问世,因此霞要的是迅速将科研成果 商品化,跟上世界技术发展潮流,为国民经 济建设发挥应有的作用。
在发展汽油机增压的同时,气体发动机 的增压研究也取得厂相当的进展,高比功率
的转子发动机也采用r涡轮增压,可以说, 涡轮增压已进入令面开亿结果的时代。
向高增压和超高增压方向发展
如果说_J:述向小功率及汽油机方向发展 是属于面上的推广,则向高增压和超-亩增压 方向发展是属十水平的提高,也即增压度的 提高标志着增压技术水平的提高。
动机增压技术的发展和水平。 自小型涡轮增压器出现以来,不但生产
规模达到了可观的程度,而且由干大量的研 究工作和使用实践以及工艺水平的迅速提 高,在性能I:也达到r较高的水平。
目前普遍使用的涡轮增压器转速范围均
为60000’120000r/min左右,最高已经达到 260000r/min。增压器的最高压比一般可达 3’3.5,有的已经接近于5,主要用于低压缩 比的超高增压发动机。在成批生产的涡轮 增压器中,已公开发表的最小叶轮直径仅 为34mnl,最小重量仅为2kg,可用于排量为 150mL的7.4kw小型发动机的增压。使用期 限一般可达lO。15万km,现在有的可达60万
可变喷嘴涡轮增压器(VNT)作为VGT的一种主要型式是通过改变喷嘴环流通截面积的大小而实现增压器与柴油机的匹配。VNT实现“可变”的关键在于 如何实现对执行器的精确控制。近年来,随着电子技术的发展,VNT电控系统以其控制精度高、反应灵敏等优点而成为研究的重点。国外开发的电控系统 一般成本较高,整体结构较复杂,而国内在该方面的研究则相对较少,可供借鉴的经验也不多。
设计叶轮内流道的结果。加上涡轮测功设备
的突破,提供了进行深入研究的叮能。特别 是混流式涡轮的采用为提高涡轮的性能开辟
了广阔的前景。 在小型涡轮增压器卜机械损失往往占有
较大比重,故如何提高机械效率也是一个重 要的课题。目前国外有的厂家已在探索新的 轴承技术。
参考文献 荣现志.国外柴油机的超高增压方式和装置。北 京:北京理工大学出版社.1989 住泰夫.最近力少一术遇给横力动向.自动卓技 衍.V0139.No.1 蒋德明.内燃机的涡轮增压.北京:机械工业出 版社.1986 郑长虹.国外绝热发动机的研制与发展.大同: 车用发动机19863
7.学位论文 赵佳佳 可变喷嘴涡轮增压器电控系统开发 2004
柴油机作为一种热效率最高的动力机械广泛应用于交通运输、农业机械、工程机械等领域中并取得了显著的社会效益。然而柴油机在给人类带来便 利的同时,其微粒(PM)排放高、工作噪声大的缺点也给生态环境带来了巨大的压力。为了控制柴油机排放,提高柴油机性能,各种技术措施相继获得了 深入地研究和应用,其中,增压尤其是废气涡轮增压在提高进气压力、改善燃烧过程、降低有害物排放和噪声等方面效果显著,因而成为车用柴油机性 能优化的一个重要手段。但是废气涡轮增压由于采用固定的涡轮截面以及增压器的延迟特性会产生低速动力性不足和加速冒烟现象,而可变截面涡轮增 压器(VGT)由于在全工况范围内能够很好地与柴油机相匹配,目前已成为重型车用柴油机广泛研究的技术措施之一。
系列也研制出增压机型。总之,我国车用发 动机的增压技术经过几十年的努力已有了一 定的基础。
涡轮增压目前正在向两个方向发展:一 是向小功率及汽油机方向发展,另一是向高
增压和超-岛增压方向发展。 向小功率及汽油机方向发展 在早期,涡轮增压首先在大功率发动机
上得到应用,以后逐渐向小功率发动机推 广。由于涡轮增压器属于叶片机械,随着叶 轮直径的减小,叶片机械的效率是下降的, 但随着空气动力学研究的深入.人们已逐步 解决了小叶轮直径下仍能保持较高效率的问 题,这才有了向小功率发动机推广的可能 性。以前研究人员还认为只有缸数i≥4,功 率大干70’100kW的发动机进行增压才是合理 的,现在排量为l升左右,功率为30kW左右 的小轿车发动机进行增压已是平常事,甚至 排量为150mL的7.4kw左右的摩托车发动机 也可采用增压。
3.会议论文 韩永强.牛志明.刘忠长 VNT开度对车用增压中冷柴油机有害气体排放的影响 2003
本文试验研究了GT35V可变喷嘴涡轮增压器(VNT)不同开度对试验用柴油机有害气体排放的影响.结果表明,在低速大负荷区域,随VNT开度减小CO排放 下降,其余工况对CO排放没有影响;而VNT开度对HC排放影响不大;随VNT开度减小,在低速中小负荷区域NOx比排放逐渐降低,在大负荷区NOx比排放先缓慢增 加后急剧下降,而高速小负荷区域NOx比排放逐渐增加.
5.期刊论文 邬方文 船用增压中冷柴油机与涡轮增压器的匹配选型试验 -浙江海洋学院学报(自然科学版)
2000,19(3)
6.会议论文 韩永强.刘忠长.孙剑涛 增压中冷VNT柴油机测试系统开发 2003
本文阐述了安装VNT的增压中冷柴油机测量参数要明显多于常规柴油机,若采用常规测量方法存在较大困难.本文较详尽地阐述了基于A/D采集系统的 计算机辅助采集系统及其组成,并阐明了如何对常规测试仪器进行改进及功能开发.同时,本文给出了一种涡轮转速、油门位置、各种压力等难以测量的参 数可行的测试系统.
车用涡轮增压技术的发展现状与发展方向
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
赵中义 长春富奥石川岛增压器有限公司
中国科技财富 FORTUNE WORLD 2008,""(8) 0次
参考文献(4条) 1.荣现志 国外柴油机的超高增压方式和装置 1989 2.住泰夫 最近のタ一ポ过给機の動向 3.蒋德明 内燃机的涡轮增压 1986
4.学位论文 王路海 增压中冷R系列柴油机的开发 2002
增压中冷技术是提高柴油机的动力性、经济性和降低排放的重要手段.R系列柴油机是由英国RicardoI公司设计并与潍柴联合研制的国内同类机型的 换代产品.增压机型已在自然吸气机型的基础上采用了活塞喷油冷却,改变了轴承材料等技术措施.在R系列柴油机上采用增压机中冷技术以进一步提高其 动力性、经济性.根据柴油机布置和用户使用的要求,采用空气——空气的增压空气中间冷却方式.通过性能参数的估算,选用了涡轮增压器、中冷器、水 散热器及冷却风扇等零部件.通过对柴油机曲轴、连杆、活塞销、气缸套等零部件进行了疲劳强度校核,确定其能否满足使用要求.对计算发现的可靠性差 的零件如连杆、气缸套予以了加强.通过气缸盖螺栓进行强度校核,确定其是否满足使用要求并确定其预紧力矩.性能试验和250小时的超负荷试验证明各 零部件的匹配和柴油机可靠性.
日程技术
车用涡轮增压技术的发展现状
与发展方向
赵中义 长春富奥石川岛增压器有限公司 [摘要]介绍国内、外车用增压器的发展水平,并对小型机的发展趋势进行分析 [关键词]涡轮增压器,增压中冷,汽油机,柴油机,爆震,压比,压力.
车用发动机增压技术的发展是和小型径
流式涡轮增压器的发展紧密相关的,从小型 涡轮增压器的发展及水’F就可以看到车用发
1).对增压空气进行中冷是抑制爆震的 一个重要措施,采用中冷后可基本保持原来 压缩比,从而保证较好的经济性。日前已研 制成功爆震传感器,借助它就可根据燃料辛 烷值和发动机运行工况,自动调节点火提前 角,也有试用进气喷水的办法来抑制爆震和 降低排气温度。
2).为了实现汽油机与增压器在宽广转 速范围内的良好匹配,一般采用涡轮前旁通 放气的调节方案,也既自发动机某一转速开 始,保持增压压力基本不变。
3).车用汽油机的运行范围宽广,工况 变化频繁,对涡轮增压器与汽油机的匹配特 性要求高。
另外,对采用化油器的汽油机还存在一 个增压器的布置方式问题,既增压器可布置 在化油器之后,称为后置,在化油器之前, 称为前置·■者均有各自的问题。但比较起 来一般还是倾向干后置。
经过攻关,在国外上述问题已得到较为 妥善的解决,采取的措施有:
如就涡轮增压器本身而言,它的发展趋
势可归纳为: 1).性能的进一步提高; 2).结构进一步简化和小型化。可靠性
和耐热性的不断提高; 3).可调增压器的完善和采用陶瓷涡轮。 同时,小型涡轮增压器在效率方面的进
展也是比较大的,尤其是在压气机广泛采用 后弯加源自文库倾的叶轮,加上三元流计算的普 及,使压气机的效率已达到较高的水平,今 后提高的幅度将是有限的,然而比较起来, 涡轮性能却有较大的发展潜力,这主要是由 于近年来涡轮也开始采用三元流}P算,仔细
3).专门设计耐热性的涡轮增压器,涡 轮前最高温度可允许到950℃甚至更高,在压 气机端设置特殊的密封装置。
在美国.西欧,日本一些国家更多的是 采用汽油喷射式汽油机,这种发动机更易与 增压器实现良好匹配和采用电控。现在德国 大众与日本II lI联合开发的EA888发动机已经 采用此套系统。
国内不少单位也相继开展了汽油机增压 的研究,并取得了一定的成绩,但尚未有正
近年来.在普通涡轮增压系统的基础 上.世界各国竟相发展备种新的高增压和超 高增压系统,取得的进展是十分惊人的,这
充分说明了增压系统发展的无比强大的生命
力。目前这种发展势头还很猛,其前景很宽 广。沿着这个趋势发展下去町能将导致发动 机领域内叉一次革命。应该承认,这是内燃 机领域内的一项高技术,一旦在高增压和超 高增压系统方面取得突破就会带动整个增压 技术水平的提高。我们应当密切注释这项新 技术的发展,并结合我国的实际情况,创造 出适合我国特点的新的高增压和超高增压系
如果说迄今为止柴油机增压已相当成 熟,则汽油机增压还是70年代末期以后才开 始得到实际应用。究其原因,汽油机增压存 在以下困难和问题:
1).汽油机的增压度受到爆震的限制,
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增压压力不能太高,效果不及柴油机明显。 2).汽油机的燃烧过量空气系数小,工
作温度比柴油机高,由于膨胀比小,故排温 要比柴油机高得多,因此汽油机燃烧系统零 件和涡轮的热负荷都很高。
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