秒懂博世车展系列(四) 博世马勒开发出新一代可变截面涡轮增压器,可适用于量产汽油增压发动机

博世资讯小助手2018-07-11 06:54:41

博世马勒涡轮增压系统有限公司已率先开发出新一代适用于量产汽油增压发动机的可变截面涡轮增压器。通过此可变截面涡轮增压器与汽油发动机的匹配优化,发动机响应性和燃烧效率都将得到提高,整个系统成本也将有所降低。目前,可变截面废气涡轮增压器主要应用于柴油发动机。



新一代可变截面涡轮增压系统


几十年来,开发未来内燃机的研发工作一直面临着一个重大挑战,即实现降低燃油消耗、减少废气污染物排放的同时,如何满足提高发动机总体效率这一需求。将于2020年实施的更严格的节能减排法规(要求将百公里油耗降至5L)将进一步加剧两者之间的矛盾。废气涡轮增压器在满足这些要求方面发挥着愈发重要的作用,甚至可以在低速或者废气排量有限的情况下提供较高的发动机扭矩。

 

博世马勒涡轮增压系统有限公司已开发出了新一代可变截面废气涡轮增压器,如同可变截面涡轮增压器在柴油发动机上的广泛应用,新一代可变截面涡轮增压器也将广泛应用于汽油发动机上。目前,受较高排气温度(900 -1,050°C)的影响,用于汽油机的可变截面涡轮增压器的涡轮机端成本非常昂贵,且仅在特定有限的应用中使用。博世马勒创新设计,开发出了第二代可变截面涡轮增压器,对高温度梯度下的热负荷变形进行了优化。这意味着如果将此设计应用于柴油发动机,可以设定更小的导向叶片间隙,从而通过降低泄漏率来提高效率。在柴油发动机用可变截面涡轮增压器的基础上,博世马勒只需进行简单的材料调整,就可以将可变截面涡轮增压器应用于汽油发动机,并可以安全地耐受高达900°C的排气温度。辅以其它措施,博世马勒目前正致力于进一步开发耐受排气温度高达980°C的汽油机用可变截面涡轮增压技术

 

汽油机用可变截面涡轮增压器的两个基本应用目标可以被很明确地区分开来:即提高发动机基本性能减少部分负荷工况下的油耗

性能提升

创新可变截面涡轮增压器在汽油发动机上的应用,可以显著提高额定功率,同时能够在最佳性能范围内降低最高排气温度和油耗。为充分利用这些优势,必须使用米勒循环,更高的增压压力对涡轮增压器提出了更高的要求。通过调节点火开关,可减低在此燃烧过程中的温度和压力,因此提高发动机效率并降低最高排气温度。与废气旁通式涡轮增压器相比,可变截面涡轮增压器可以利用整个废气流量,提升气体交换效率,从而使上述潜在优势得以实现。


效率/低速扭矩

随着自然进气发动机的动力被压榨殆尽,废气涡轮增压器的优势逐步显现,大幅增加进气量使得汽油更充分地燃烧,发动机的动力输出能够得到飞速的提升。在发动机部分负荷下,降低油耗、提高发动机热效率的有效方法是提高压缩比。然而一味提升压缩比会带来另外一个问题:爆震。爆震带来的直接危害便是发动机所受载荷大幅增加、效率大幅下降。为了解决这个矛盾,需要引入米勒循环来降低高负荷时的有效压缩比。此外,当需要高动力输出时,引入可变截面涡轮增压器,来高效地提供高增压压力。


创新可变截面涡轮增压器与整体发动机系统的结合可进一步显著提高驾驶性和汽油发动机的效率。通过降低废气温度,零件对耐高温的要求会逐渐放宽,废气涡轮增压器的成本能够进一步降低。博世马勒已在发动机测试平台上初步完成了可变截面涡轮增压器耐高温性能的验证,将在不远的未来实现量产。


博世马勒涡轮增压系统介绍

作为博世和马勒的合资公司,博世马勒涡轮增压系统(BMTS)公司成立于2008年,为乘用车、商用车、非公路用车以及平稳发动机开发、制造和销售废气涡轮增压器。目前在德国斯图加特和布莱夏赫、奥地利圣米歇尔以及中国上海总共拥有约 1,100 名员工。



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