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五个因素:为什么涡轮增压器变得越来越重要

时间:2019年03月14日浏览:179次转载:埃马克中国收藏分享:

汽车发动机的功率取决于活塞缸的数量和大小?这已成为历史。如今,汽车的整体性能由电子发动机控制系统、涡轮增压器或压缩机决定。特别是涡轮增压器,在其中更是起到至关重要的作用——自从1925年瑞士发明者制造出涡轮增压器以后,发动机的性能已经得到了极大的提高。这个部件具有哪些特点,为什么它的重要性越来越高,使用电化学加工时具有哪些优势?——有关涡轮增压器的五个有趣的因素:

1.基本原理不变

该项发明已有约100年历史,但其基本原理至今仍未改变。排出的废气流驱动涡轮机叶轮转动,该涡轮机叶轮通过一条轴与另一个叶轮相连接。这个叶轮对吸入的新鲜空气进行压缩并压入燃烧室内。此时可进行简单计算:以这种方式进入燃烧室的空气越多,燃烧过程中氧分子与燃料的碳氢化合物分子结合地越多——而这恰恰提供了更多的能量。

2.几乎达到300,000转

最后,通过涡轮增压器可生成尽可能高的空气压力,从而达到最佳的效果。在实际情况下,通过涡轮增压器可达到极高的功率参数:在现代化的发动机中,压缩机转子最高转速甚至可以达到每分钟290,000转。此外,部件也会产生极高的温度。因此,在涡轮增压器上也有用于对增压空气进行水冷的接口或系统。总的来说:在这个部件的极小空间内汇集了四种不同的物质:高温废气、冷增压空气、冷却水和油(油温不得过高)。

3.“电化学优势”

在此前提条件下,涡轮增压器的生产便成为汽车制造行业中最具挑战性的任务之一。这不仅针对复杂的外壳,同样也涉及涡轮轴。它们采用高性能材料制成,可以毫无问题地承受高达1000摄氏度的温度。例如耐热铸钢或Inconel合金材料。这些部件的加工通常包括从预铣到去毛刺的一整条工艺链。在此情况下,采用电化学工艺便可带来极大的优势(详情请见此处)。举例来说,使用这种工艺时,只需要一个重复步骤便可以完成涡轮增压器轴的动平衡。而且不会对材料造成热损坏,即使是最硬的材料,所带来的刀具磨损也很小——与传统切削工艺相比,这些都是极大的优势。毕竟,Inconel等材料会造成刀具使用寿命缩短。

4.日益重要

涡轮增压器的生产正变得越来越苛刻,这与汽车节能减排的大趋势有关:许多内燃机的排量正在减小,但涡轮增压器的压缩却可以使性能保持一致甚至提高。有趣的是,由于增加了涡轮增压器和增压冷却器的重量,减排发动机的重量甚至超过了不采用减排设计的同类发动机。因此,研发人员开始缩减外壳壁厚以减轻重量,这反过来又进一步提高了其加工要求。

5.未来的挑战

涡轮增压仍是研发出节能、高效的发动机的关键技术。然而,各种技术趋势也带来新的挑战。例如,现在越来越多地使用所谓的排气再循环系统,即对一部分排气进行冷却、与增压空气混合并被送回到发动机中。这种排气再循环 (EGR) 系统是用于降低柴油发动机排放的最重要的措施之一。因此,涡轮增压器必须将更多空气压入燃烧室内,才能为其提供足够的氧气。许多制造商在此使用带有两个不同涡轮增压器的两级涡轮增压系统。

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