車用渦輪增壓系統零部件改進策略初探

孫富強+王凱

摘要：渦輪增壓有成本低、功率大等特點，但普通的渦輪增壓系統的發動機發揮不出應有的效果，因此還需對車用渦輪增壓系統零部件進行改進。文章分別介紹了車用渦輪增壓系統的優缺點，指出了車用渦輪增壓系統零部件的改進策略。

關鍵詞：車用渦輪；增壓系統；零部件改進

中圖分類號：TK413文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）24-0011-02

1車用渦輪增壓技術概述

隨著工業的發展，汽車工業已經成為我國大力發展的重點行業，同時汽車排放的尾氣對環境的影響也越來越受到重視。因此，我國對汽車的排放量有了嚴格的要求。渦輪增壓器作為一種能減少排放、提高功率的裝置，已經被廣泛的應用到了各式各樣的汽車上。

車用渦輪增壓技術已經有一百多年的歷史了，早在1961年，就已經有人將渦輪增壓器試探性地安裝到了小轎車上，但是由于瞬間就會產生巨大的熱量和壓力，致使效果并不明顯。后來，北歐瑞典的薩博公司作為第一家成功將渦輪增壓器應用到汽車產品上的制造商，使汽車發動機在渦輪增壓技術上的應用真正開始走向成熟，同時，也宣告了一個新的汽車時代的到來。

在進行大批量的生產和制造渦輪增壓系統時，運用工業工程有關的方法研究、勞動定額、工作研究啟發式平衡法等方法和理論，通過分析大量的國內外文獻資料，再綜合考慮現有的生產制造技術，探索出一種新的優化解決方案。并結合現有公司的實際生產情況，努力找出簡單可行的方案，使結果朝著滿意的方向發展。除此之外，現有的公司還不能忽視來自競爭對手所帶來的壓力，在現有的基礎上要不斷提高自身的競爭力，對現有的車用渦輪增壓系統里不見的生產設備進行改進或重新研究，并從找出存在的問題，尋求更好的提高、改進的可能。

2車用渦輪增壓系統的優缺點

發展工業柴油機用渦輪增壓器已經迫在眉睫，早在1954年9月27日克拉夫·蓋瑞特先生就決定將渦輪增壓器從燃氣輪機部門中獨立出來，因此他組織、安排人員成立了艾雷賽奇工業部，這個部門專門從事車用渦輪增壓技術的制造和設計工作。由于艾雷賽奇工業部發展越來越壯大，到后來直接發展成了蓋瑞特汽車公司。

2.1車用渦輪增壓系統的優點

隨著科學技術的進步，使用車用渦輪增壓系統的各個廠家都在對渦輪增壓技術進行改進。但是由于設計原理方面存在著一些問題，使得安裝了車用渦輪增壓系統的汽車與大排量的一般汽車相比，駕駛起來有一定的差異。比如：一輛1.8T的渦輪汽車，在實際行駛中加速時，肯定比不上2.4L的大排量汽車，但是一旦度過了等待期，1.8T裝有渦輪增壓系統的汽車的速度同樣會迅速提高。所以，如果駕駛者是一個追求駕駛速度感覺的人，那么裝有車用渦輪增壓系統的汽車并不適合這樣的人；相反，如果駕駛者是經常跑高速之類的人，那么安裝上車用渦輪增壓協同就顯得特別有用。如果汽車經常在城市內行駛，就非常有必要考慮一下安裝渦輪增壓系統，因為渦輪增壓系統并不是隨時隨地在啟動的，在日常行駛時，渦輪增壓系統很少被啟動，甚至不會被啟動，這就嚴重的影響了渦輪增壓發動機的日常表現。例如，有一種品牌的汽車，啟動是在三千五百轉每分鐘，最終的動力輸出點卻是在四千轉每分鐘左右，而此時會產生二次加速的感覺，并一直持續到六千轉每分鐘，甚至更高。

2.2車用渦輪增壓系統的缺點

任何事情都是有利又有弊的，車用渦輪增壓技術也不例外。發動機如果采用的是廢氣渦輪增壓技術，啟動時產生的平均溫度和最高爆發壓力都將大幅度提高，從而使發動機的潤滑性能和機械性能受到或多或少的影響。為了讓發動機在較高的熱負荷和機械負荷下能夠可靠持久的工作，必須改變發動機的選取、材料、工藝、結構設計等方面的主要熱力參數，而不是只是裝上一個簡單的增壓器裝置就可以的。由于這個過程在執行時存在著很大的難度系數，除此之外還要考慮發動機和車用渦輪增壓器是否匹配，所以在某種程度上廢氣渦輪增壓器的應用受到了限制。相反，廢氣渦輪增壓器與柴油機配合使用時，不僅會擴大允許工作的范圍，還會提高渦輪機的工作效率。因此，在廢氣渦輪增壓器和柴油機配合使用時，產生的問題較少，得到了較廣泛的應用。對于汽油機而言，渦輪增壓后，提高了缸內混合氣壓縮和燃燒氣體的壓力和溫度，使燃燒室內的零件受熱增加了熱負荷，變得非常容易產生爆震的現象。這也是為什么渦輪增壓系統在汽油機上得不到應用的重要原因之一。

3車用渦輪增壓系統零部件改進策略

3.1渦輪增壓裝置改進

雖然渦輪增壓裝置看上去很復雜，實際上原理是很簡單的。車用渦輪增壓裝置主要的組成部件是增壓器和渦輪室。首先，發動機的排氣歧管與渦輪室的進氣口相連接，排氣口則接在排氣管上。然后，空氣濾清器管道和增壓器相連，排氣口則與進氣歧管相接。最后，葉輪和渦輪分別裝在增壓器和渦輪室內，這樣的安排可以使同樣一臺發動機在增壓之后產生更大的功率。比如1.8T渦輪增壓發動機，經過車用渦輪增壓之后，動力會達到2.4L普通發動機的水平，但是燃油量卻并沒有增加多少，因此，從另一個角度上來看就是降低了尾氣排放量、提高了燃油的經濟性。

另一種渦輪增壓方式是可變截面渦輪增壓，這種增壓的方式是根據渦輪增壓柴油機外界負荷的變化來改變氣流通過渦輪噴嘴葉片的角度實現的，這種方法會使得渦輪片的氣流參數發生變化，通過渦輪焙降的變化實現的改變來改變，讓壓氣機口增壓壓力的大小發生變化，從而使柴油機和渦輪增壓器之間能夠進行良好的匹配。

3.2裝配方式的改進

自從上個世紀50年代起，生產線平衡技術就經歷了較長時間的演變。首先，是最優化技術主導的年代，由于此技術在生產線平衡的應用中存在著局限性，所以啟發式方法就應運而生了，它的出現不僅克服了最優化技術所存在的缺陷，還導致了更多的其它可行方法的產生。再后來，研究學者把注意力轉向了更加新穎的人工智能方法，這種方法更能適應現代復雜的、動態的環境，是最具有研究前景的一個研究領域。

渦輪增壓器的裝配方式采用的是流水線的生產方式，這種方式適合大批量、規模化的生產。除此之外，流水線作業方式還存在著諸多優勢，比如：易于控制、節奏性好等。渦輪增壓器是一種部件互換性強、標準化程度高的產品，一旦采用流水線方式裝配，不僅可以大大地提高生產效率，還可以有效地降低生產成本，促進產品市場競爭力的提高。裝配流水線這種生產形式誕生了流水線平衡技術，尤其是復雜零部件的裝配過程更加需要較好的平衡，因為平衡不僅能使裝配內容合理地分配到各個工作崗位上，還有助于生產勞動率的提高。

4結語

隨著車用渦輪增壓新技術的發展，給柴油機動力性能的提高增加了可能性和機會，同時也為其提供了一項非常好的技術支持。有些國內的渦輪增壓柴油機動力生產商預測到了這項新技術具有發展潛力，正在全身心的為這項技術投入資金、物力支持，為能使其順利進入市場做足了前期準備工作，專家預測，這項新的渦輪增壓技術近期內將在我國車用渦輪增壓柴油機市場上得到全面的、廣泛的推廣和應用，為取得良好的經濟效益打下堅實的基礎。

參考文獻

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