汽车涡轮增压技术的研究与发展

《装备制造技术）２０１０年第ｌ０期　

１．Ｏ　Ｔ汽油机增压器匹配试验研究与应用　

李学政，林松清　

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州５４５００５）　

摘要：针对１．０Ｔ小型涡轮增压汽油机的技术开发，介绍了该产品的特殊结构和性能特点，提出了增压汽油机台架匹配试验测试方　

案，详细阐述了试验运用分析过程，验证了该新型汽油机开发的可行性。　

关键词：增压汽油机；性能；ｉＬ验；分析　

中图分类号：ＴＫ４１３．５　文献标识码：Ｂ　

近年来，随着中国汽车产业的高速发展和环境问题的日　

趋严重，高性能、低油耗、低排放的新型发动机已显得尤为重　

要。２００９年以德国大众汽车为代表的跨国汽车公司纷纷推出　

增压汽油发动机为动力的汽车新产品，抢占市场制高点。为适　

应国际发展的趋势，赶上行业发展的步伐，五菱柳机与国内知　

名发动机研究公司合作开发１．０Ｔ微型车用汽油机，可应对满　

足国家第三阶段乘用车燃料限值标准、国Ⅳ，Ｖ排放法规、小　

型高效等技术要求。将填补国家１Ｌ左右增压微型发动机的空　

白，是新型小排量商务车、微轿的节能新动力。　

图１　发动机增压系统　

１　增压发动机工作原理及结构　

涡轮增压是该汽油机开发的核心技术，工作循环如图１　

所示。此款发动机采用的是废气涡轮增压器（结构如图２）。其　

原理是将泵轮安置在排气管出口处，同时泵轮和涡轮为一体　

连接，只要有废气排出，泵轮就会通过转子带动涡轮旋转，从　

而压缩新鲜空气。所以只要发动机一启动，涡轮增压器就开始　

工作。发动机采用的涡轮增压器带有一个机械式限压阀和一　

个电控阀：发动机在低速运转约１　２００　ｒ／ｒａｉｎ左右时，增压压力　

迅速达到额定值，使发动机得以在低转速２　０００　ｒ／ｒａｉｎ就得到　

最大扭矩值的７５％，３　０００　ｒ／ｍｉｎ左右即可达到最大扭矩峰值，　

以后涡轮的转速会更快，但这时机械限压阀会开启，泄出一部　文章编号：１６７２－－５４５Ｘ（２０１０）１０－０１３，．５－０２　

分压力，使增压压力一直保持在额定值。　

汽车增压器涡轮用铸造高温合金热裂研究进展９１

汽车增压器涡轮用铸造高温

合金热裂研究进展

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｏｔ

ＴｅａｒｉｎｇｏｎＣａｓｔ

Ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ

ＵｓｅｄｆｏｒＡｕｔｏ

ＴｕｒｂｏｅｈａｒｇｅｒＴｕｒｂｉｎｅＷｈｅｅｌ

石照夏，董建新，张麦仓

（北京科技大学高温合金研究室，北京１０００８３）

ＳＨＩＺｈａｏ—ｘｉａ，ＤＯＮＧＪｉａｎ－ｘｉｎ，ＺＨＡＮＧＭａｉ－ｃａｎｇ

（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）

摘要：采用高温合金浇注汽车增压器涡轮时，叶片极易产生热裂，热裂的存在严重影响了铸造高温合金在增压涡轮上的

使用。介绍了几种目前国内广泛使用的汽车增压器涡轮用铸造高温合金．对铸件热裂的形成机理进行了综述。重点探讨

了铝、钛、碳、锫和铪等元索对铸造高温合金热裂倾向性的影响。综述了合金凝固方式和铸型性质、浇注条件、铸件结构、

浇注系统等铸造工艺参数对热裂的影响，并提出了防止热裂产生的措施。

关键词：汽车增压器涡轮；铸造高温合金；热裂

中围分类号：ＴＧｌ３２．３２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４３８１（２０１２）０６－００９１－０６

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｏｔ

ｔｅａｒｉｎｇｔｅｎｄｅｄ

ｔｏｏｃｃｕｒｉｎｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｗｈｅｅｌｂｌａｄｅｗｈｅｎｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒ

ａｕｔｏ

ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒｔｕｒｂｉｎｅｗｈｅｅｌ，ｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ

ｃａｓｔｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓｕｓｅｄｉｎ

ｔｕｒｂｏｅｈａｒｇｅｒ

ｔｕｒｂｉｎｅｗｈｅｅｌ．ＳｅｖｅｒａＩ

ｃａｓｔｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓｗｈｉｃｈｗｅｒｅｃｕｒｒｅｎｔｌｙｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎ

ａｕｔｏｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒｔｕｒｂｉｎｅ

己口口日年ｌ　１月　第２７卷第ｌ　ｌ期　

基于虚拟仪器技术的涡轮增压器试验台研究　

彭　文　高　

（１．南京航空航天大学机电工程学院　南京　霖　吴志刚。　韦红余　

２１００１６；２．中国直升机设计研究所景德镇３３３００１）　

摘要：试验台是涡轮增压器性能测试和研究必不可少的设备。根据涡轮增压器的特点设计了试验台，并应用虚拟仪器技术　

构建了其测控系统。该测控系统通过ＰＣ机的ＰＣＩ，ＵＳＢ和ＲＳ－２３２接口与数据采集设备和标准仪器通讯，并采集传感器的信　号，控制执行器。利用ＬａｂＶＩＥＷ７．１图形化环境开发了一个界面友好，操作简单的应用软件系统。通过对已知性能样机的测　

试，验证了该试验台测试结果的准确性。测试结果对涡轮增压器的性能的评估和改善具有一定的参考价值。　

关键词：涡轮增压器；试验台；虚拟仪器；测控系统　

中图分类号：ＴＫ４１３．５　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｅｓｔ　ｒｉｇ　ｏｆ　ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

Ｐｅｎｇ　Ｗｅｎ　Ｇａｏ　Ｌｉｎ　Ｗｕ　Ｚｈｉｇａｎｇ２　Ｗｅｉ　Ｈｏｎｇｙｕ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６；　

２．Ｃｈｉｎａ　Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ　３３３００１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｓｔ　ｒｉｇ　ｉｓ　ａ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｄｅｖｉｃｅ　ｆｏｒ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　

ｔｈｉｓ　ｔｅｓｔ　ｒｉｇ　ｉＳ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＤＡＱ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ　ｏｆ　ＰＣＩ，ＵＳＢ　ａｎｄ　ＲＳ－２３２；ａｃｑｕｉｒｅｓ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｏｒｓ；ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｔｈｅ　

探究汽车发动机涡轮增压器原理及常见故障处理

摘要：随着汽车工业的不断进步，汽车的各种表现也在不断提高。汽车不断独立创新。在现有技术条件下，向汽车发动机添加涡轮增压器可以有效地提高汽车性能。一般来说，装有涡轮增压器的汽车往往比普通发动机性能更好。涡轮增压器虽然有其独特的功能，但如果保养不当，会严重影响涡轮增压器的寿命。为了充分发挥涡轮增压器的功能，除了了解涡轮增压器的工作原理外，还应了解涡轮增压器常见故障的一些原因，并对其进行分析、诊断和分析。尽量减少涡轮增压器故障，延长其使用寿命，有效降低车辆维修成本。

关键词：汽车发动机；涡轮增压器原理；常见故障处理

引言

汽车工业的现代发展直接提高了汽车产品各方面的性能水平，在汽车发动机中安装涡轮增压器进一步提高了汽车的动力性能。但应注意的是，涡轮增压器作为汽车零件之一，一旦保养或使用不当，就会直接影响涡轮增压器的运行安全性和寿命。

1涡轮增压器的类别、结构

涡轮增压器通常可分为三种类型:径向流量类型、轴向流量类型和混合流量类型，以适应不同的涡轮类型。涡轮增压器主要由压缩机和涡轮组成。涡轮零件主要由涡轮壳、喷嘴环和单级径向涡轮组成，它们是驱动压缩机旋转的能源。压缩机部分主要由单层径向压缩机、无翼扩散器和压缩机外壳组成。与水轮机主轴的连接采用焊接结构，压缩机叶轮以动态通道的形式安装在涡轮轴上，并按下螺母。涡轮轴和压缩机叶轮进行精确的动态单对比，保证高速正常运行。压缩机转子轴承系统是一种内部轴承类型。压缩机通过压力润滑，并添加专用过滤器。润滑油从专用过滤器输送到中间壳体润滑系统，然后直接通过机油加注管流入发动机的油底壳。涡轮末端和压缩机上安装了活塞环结构密封装置，压缩机末端也安装了油箔，防止润滑油和气体泄漏。涡轮增压器的主要固定部分是涡轮壳体、压缩机壳体和中间壳体。

2涡轮增压器工作原理

机械压缩机采用机械充电技术，前提是不改变汽油机废气排放。它主要采用提高力轮性能的方法来实现充电效果。但是，由于采用了这种方法，汽油发动机的一部分用于提高压缩机的性能，然后将高密度带电空气转移到气缸上，最终提高汽油发动机的输出功率。该方法的主要缺点是压缩机高速运行时，对进气效率有一定影响，降低了压缩机的效率，因此无法达到预期效果。以压缩机为基础开发的废涡轮增压器有效利用汽油发动机产生的废物，可以同时为燃烧室提供比传统压缩机更易燃的气体混合物。也就是说，在不增加外部能源消耗的情况下，汽油发动机的性能将提高约40%。废气涡轮增压器利用汽油发动机的废气在涡轮排气端驱动叶轮，从而带动另一端的压缩机排气孔达到空气过滤器排出空气的目的。然后空气被叶片压缩，空气第二次被管道直径减小压缩。部分排气涡轮增压器还将配备空冷器，用于冷却压缩空气，有效地减少汽油机的撞击，最终达到将燃烧注入燃烧室从而结束循环的目标。