在8月21日—22日由中国汽车咨询中心网主办的“第二届中国车用涡轮增压应用技术论坛”上,与会专家认为,涡轮增压发动机市场前景良好,尤其是低油耗的小型化增压发动机将成为未来发展趋势。但由于涡轮增压产品对技术要求较高,目前也面临着诸多挑战,主要为与气缸匹配度、耐久性、NVH控制。另外,消费者驾驶习惯的改变也成为挑战之一。
气缸匹配度挑战
浙江吉利汽车研究院科长杨陈在演讲中表示,发动机增压化是降低油耗的一个主要手段。通过增压化实现小型化,然后结合较流行的直喷或者其他一些先进技术,可达到降低整车油耗和排放的目的。但在增压发动机开发设计和增压发动机与整车集成过程中存在着很多难点。其中一个就是增压器产品与气缸的匹配度问题。
当前发动机的设计趋势是在小型化、排量降低的同时,减少气缸数。过去整车中大多搭载的是6缸、4缸发动机,而现在国内比较流行的则是3缸发动机,还有作为匹配新能源车的两缸发动机。比如宝马以前多出产12缸、8缸发动机,现在则更多是出产高增压的4缸2.0L、1.6L,3缸1.5L发动机,缸数的变化比较明显。气缸数减少会使发动机的转速波动变大,脉冲性较强。如何通过优化增压器的转子,充分利用排气的脉冲提高增压器的效率将成为未来增压发动机开发中的一大挑战。
耐久性挑战
对于涡轮增压器的寿命,博格华纳汽车零部件宁波有限公司售后市场总监俞敏表示,涡轮增压器在设计时是和发动机等寿命的,但在实际使用中有诸多因素影响着涡轮增压器的寿命,其中包括发动机使用工况、机油的品质、冷却系统等。如何提高涡轮增压器的耐久性及使用寿命成了涡轮增压器发展的一大挑战。
杨陈指出,涡轮增压器的疲劳最主要的是热疲劳。涡轮增压器工作时内部气体温度高达950℃甚至更高,涡轮机的壳体温度高达800℃以上。在如此高的温度下涡轮增压器很容易发生氧化疲劳、蠕变或者其他的热疲劳问题,导致涡壳的内部失效或者外部产生裂纹。
为了提高涡轮增压器的耐久性,各大厂商也提供了不同的解决方案。据霍尼韦尔傅伟经理介绍,霍尼韦尔提供的涡轮增压器产品采用了用于商用车的双流道技术,同时也开发了铝制的水冷涡壳,能充分利用发动机的热能量,提高涡轮增压器的耐久性。另外,据俞敏介绍,目前大众汽车部分车型运用了一套不依赖于发动机冷却系统的独立的涡轮增压器冷却系统,即在发动机关闭时该冷却系统还能独立工作,以减少涡轮增压器的热疲劳,从而提高其耐久性。
NVH挑战
据长安汽车工程研究总院付江华博士介绍,对于涡轮增压器,NVH问题主要体现在三个方面:啸叫、泄气及喘振。啸叫声主要发生在增压器介入工作的一瞬间,属于比较高频的噪声;泄气声主要发生在加速后突然松开油门时,属于比较宽频的气动噪声;喘振声容易发生在爬坡或者发动机低速高压的情况下。
付江华表示,目前,大多采用消声以及隔声的方式对涡轮增压器的NVH问题进行控制,控制过程主要把握好噪声的源头及路径。另外,对于涡轮增压器NVH控制的挑战,后期需大力发展仿真技术,并且零部件厂商要与整车厂做好匹配工作,在生产制造工艺方面共同努力。
另外,与会专家指出,增压发动机的挑战不仅仅来自主机厂的技术研发,从终端用户角度上来看,驾驶者的使用习惯也需要做一些改变。杨陈指出,在实际使用过程中不正当的操作会造成涡轮增压器的过早损坏。首先,发动机机油处于缺油状态会造成增压器轴承磨损。因此,在涡轮增压车辆刚启动时,要先将车辆进行“暖身”,让增压器里面的冷却管路建立一个足够的油压,保证转子得到充分地润滑。同时,车主在使用过程中要谨防发动机缺机油状态产生。其次,停车后,不能立即熄火,否则增压器温度可能会继续升高导致疲劳的问题。
(记者 林芸 见习记者 阮希琼)
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风力涡轮增压器
在第二届中国车用涡轮增压应用技术论坛上,南宁锦林环保科技有限公司董事长黄锦林介绍了由南宁锦林自主研发的一项专利技术:风力涡轮增压技术。据介绍,该风力增压器由于在常温下工作,相比废气涡轮增压器,它的制造成本低,寿命也更长。另外,不可思议的是,风力涡轮增压器在增加动力的同时,还能降低油耗。
目前,汽车中使用的涡轮增压器多为废气涡轮增压器,其在提升发动机动力的同时会增加一定的油耗,故其节油效果只能在与相同动力的自然吸气发动机比较下体现,而与同排量的自然吸气发动机相比,则只会增加油耗。但风力涡轮增压器在增加发动机动力的同时,与相同排量的自然吸气发动机相比,油耗非但不增加,反而有所下降。黄锦林指出,在他们请整车厂做的20项油耗测试中,有超过90%装有风力涡轮增压器的车辆油耗检测结果是降低的。
据黄锦林介绍,风力涡轮增压器的原理是通过在汽车的引擎盖、中网或者中网下方开个集风口收集风力,通过增大集风口的最大横接面积,同时进气的管道直径不变,使管道内的气流流量增大、气动压力增大,最终实现利用风力来推动增压器工作。黄锦林表示,目前该技术正处于测试阶段,但由于该技术史无前例,他们正苦于寻找能够提供测试的厂商,以推动该技术进一步走向成熟。长安汽车工程研究总院主任付江华博士也表示,若该技术将来实现商业化,能解决一系列目前废气涡轮增压面临的难题,对于涡轮增压技术将会是革命性的。(阮文)


