涡轮增压器应用开发1

2008年11月22日[e-mail]奇瑞汽车股份有限公司发一院系统总成部王钦庆涡轮增压应用技术奇瑞汽车股份有限公司发一院系统总成部王钦庆涡轮增压应用技术1BRIEFINTRODUCTION2008年11月22日[e-mail]´Historyofturbocharging´Howaturbochargerworks´Turbochargercomponents´Turbochargercomponents´Turbochargermatchg´Turbochargertestandverify´Turbochargermalfunctionanalysis22008年11月22日[e-mail]项科学成果要想成为造福人类社会的实一项科学成果，要想成为造福人类社会的实用技术，需要大量工程技术工作者的努力拼搏，这也是工程师的社会责任。程师社责3HISTORYOFTURBOCHARGING2008年11月22日[e-mail]G´早在1885年，戈特利布-戴姆勒发明的煤气机和汽油机就在专利中提到了增压技术当时主和汽油机就在专利中提到了增压技术。当时主要考虑采用外源增压-增压泵。´鲁道夫-狄塞尔在发明柴油机时就注意到了增压技术他的专利写有在当缸机上安装增压压技术，他的专利写有：在当缸机上安装增压泵和进气室，并提到了对增压空气冷却。和，并到增冷却´1905年瑞士的艾尔弗雷德-比希提出了涡轮增压的专利压的专利。4HISTORYOFTURBOCHARGING2008年11月22日[e-mail]G´在一战前后，机械增压和外源增压技术被大量采用的工业发动机和航空发动机上机械增压器采用的工业发动机和航空发动机上机械增压器才出现在。但这些技术体积巨大，无法使用在车用发动机上。直到1925年出现在竞赛汽油机上机上。´1925年比希提出脉冲增压的发明专利，现在年希脉冲增专，在车用增压器的原型。脉冲增压又被人们成为比希增压希增压。5HISTORYOFTURBOCHARGING2008年11月22日[e-mail]G6HISTORYOFTURBOCHARGING2008年11月22日[e-mail]G7HISTORYOFTURBOCHARGING2008年11月22日[e-mail]G8HISTORYOFTURBOCHARGING2008年11月22日[e-mail]G92008年11月22日[e-mail]科学是探索未知工程是把已知的科学转变为实科学是探索未知，工程是把已知的科学转变为实用技术。这种转变的难度往往比科学探索更大。10OOCGOS2008年11月22日[e-mail]´增压器原理´增压器原理涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵废气驱动涡轮叶轮总成它与压气机叶轮相连接如下图当泵。废气驱动涡轮叶轮总成,它与压气机叶轮相连接，如下图。当涡轮增压器转子转动时，大量的压缩空气被送到发动机的燃烧室里。由于进入发动机的空气增多，所以允许更多的燃油喷入到发动机里于，所许喷到去，使发动机在尺寸不变的条件下而产生更大的功率,同时还可以改善燃烧,降低排放和噪音,实现环保节能的作用。11HOWATURBOCHARGERWORKS2008年11月22日[e-mail]´涡轮增压柴油机系统示意图12HOWATURBOCHARGERWORKS2008年11月22日[e-mail]´为什么选择增压器´为什么选择增压器´增压的好处——尺寸13HOWATURBOCHARGERWORKS2008年11月22日[e-mail]´增压的好处——重量14HOWATURBOCHARGERWORKS2008年11月22日[e-mail]´增压的好处——输出扭矩15HOWATURBOCHARGERWORKS2008年11月22日[e-mail]´增压的好处——排放16HOWATURBOCHARGERWORKS2008年11月22日[e-mail]´增压的好处——高原补偿172008年11月22日[e-mail]车用增压器的发展目标是：高效车用增压器的发展目标是：高效，可靠，简单，廉价。18TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的结构-总成19TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的结构-压气机20TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的结构-涡轮机21TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的结构转子´增压器的结构-转子增压器转子的工作转速从每分钟数万转到二十多万转。22TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´应用于柴油机的涡轮增压器涡轮温度：500-850℃23TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的动平衡动平衡的目的：动平衡的目的：延长轴承的寿命减少振动减少振动减少噪声减少功率损失减少功率损失减少转子负荷24TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的润滑系统润滑系统的作用：润滑系统的作用：冷却来自涡轮工作的热量向轴承系统提供润滑向轴承系统提供润滑为转子动平衡提供油膜支撑25TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的密封系统26TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´密封——活塞环密封27TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´密封-动态压气机密封28TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´旁通阀执行机构29TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´旁通阀是如何改进性能的？30TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´增压器的分类和应用´基本型增压器（FF）基本型增压器（）´所谓基本型增压器，即为非旁通式增压器，又称自由涡轮式增压器。以发动机的排气驱动涡轮作功，带动位于同轴上的压气机，使空气经压-缩并提高了密度之后进入发动机缩并提高了密度之后进入发动机。随着发动机性能指标的不断提高，现该非旁通式增压器多用于工程机械、发电机组等，可覆盖功率范围为50-1500KW。´旁通式增压器（WG）´旁通式增压器在涡轮端设计有一放气阀门，通过由增压压力控制的调节器来控制阀门的启闭使该增压器在满足发动机低端性能制的调节器来控制阀门的启闭，使该增压器在满足发动机低端性能的同时，又可将发动机在高速时多余的废气不经涡轮而旁通排出，从而实现对发动机增压压力控制。从而实现对发动机增压压力控制旁通式增压器可满足乘用车（柴油、汽油）和商用车的应用。31TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´变喷喷嘴增压器（VGT）´变喷喷嘴增压器（VGT）´变喷嘴增压器具有一组角度可变的喷嘴叶片。喷嘴叶片的角度变化是由电控发动机的ECU根据发动机工况的变化来控制的，从而保证了增压器的工作始终与发动机的运转工况处于优化状态，使发动机性能实现全面、质的提高。变喷嘴增压器被广泛应用于乘用车和商用车，可覆盖功率从50KW到变喷嘴增压器被广泛应用于乘用车和商用车，可覆盖功率从到500KW。´先进的变喷嘴增压器先进的变喷嘴增除有般变嘴增喷嘴的功能外´先进的变喷嘴增压器除了具有一般变嘴增压器喷嘴可调的功能之外，由于采用了功能一体化的设计而使其零件数进一步减少，整体式的电-液调节机构也更加紧凑，有效。尤其是特殊的喷嘴叶型设计显著地提高了涡节紧，有其特殊喷嘴叶计著高轮效率，从而使发动机性能也在全转速范围内得到改善。先进的变喷嘴增压器主要用于轻、中载的商用车。对于载重车的应用情况由于较普遍采用排气制动造成涡轮进气压力的极大提高。对此情况，由于较普遍采用排气制动，造成涡轮进气压力的极大提高。对此，推荐选用双轴变喷嘴增压器（DAVNT）。32TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S´电辅助增压器´电辅助增压器是在其涡轮和压气机之间有一电枢绕组，相当于加装了一个电动机/发电机，并通过电缆与一蓄电池相连。当发动机起步而增压器处于低速时，电动机借助蓄电池内的电能而使增压器的转子加速，从而使增压器在极短的时间内就建立起足够高的增压压力提高了响应性反使增压器在极短的时间内就建立起足够高的增压压力，提高了响应性。反之，当发动机处于高端工况时，多余的排气能量带动发电机，使该部分多余的能量又以电能的形式储存到蓄电池内。这样一来，由于对能量的充分应用，发动机的整体热效率得到提高。33TURBOCHARGERCOMPONENTS2008年11月22日[e-mail]S34TURBOCHARGERMATCH2008年11月22日[e-mail]´workingparameterofCentrifugalcompressor[pressureratioefficiencyflowrotatingspeed][pressureratio,efficiency,flow