[00124326]内燃机增压核心技术科技创新团队

1.项目建设背景 涡轮增压器作为内燃机的核心部件,是影响内燃机性能与可靠性的关键所在,其产品技术含量高,系统性强,属于国家重点扶持项目。无论在国内还是国外,涡轮增压器均具有广阔的市场。为满足国内市场产品技术需求,企业开展“内燃机增压核心技术科技创新团队”建设,以进一步提升企业核心竞争力,促进企业稳定快速发展。 2.主要研究内容及性能指标 2.1主要研究内容 1)增压器与内燃机匹配计算与增压器总体设计技术,掌握匹配软件并进行计算、分析,输入内燃机结构参数和性能指标,准确确定增压器总体设计参数,满足内燃机性能需要; 2)压气机叶轮、涡轮叶轮的设计技术研究,满足内燃机高性能指标要求; 3)轴系计算和测试分析技术研究,开展轴系旋转动力学计算、分析研究,应用LMS测试系统,进行轴心轨迹振动、测试分析技术研究; 4)可变截面涡轮增压器技术研究及控制技术研究,通过可变喷嘴组件优化改进、电子执行器控制技术研究,提升增压器整体性能与可控性,填补国内技术空白; 5)二级增压器的设计技术研究,为企业发展储备了技术; 6)汽油机增压技术研究,完善增压器匹配技术,突破汽油机技术瓶颈,改变产品技术被控国外的局面。 2.2技术性能指标 JK55可变截面涡轮增压器技术指标：标定转速160000r/min;最高允许转速 180000r/min;涡轮进口工作温度600±50℃;涡轮进口允许最高温度700±50℃;压气机效率78％;增压器总效率51％。 JPQ40汽油机涡轮增压器技术指标：标定转速180000r/min;最高允许转速220000r/min;涡轮进口工作温度900±50℃;涡轮进口允许最高温度950±50℃;压气机效率74％;增压器总效率44％。 3、创新性和先进性 1)高性能、高可靠性的可变喷嘴增压器总体设计研究：依据发动机性能指标、发动机上留给增压器的三维空间尺寸,对涡轮叶轮、压气机叶轮、涡轮壳、轴承体关键零部件优化设计,完成高性能、高可靠性的可调增压器设计,其性能和可靠性达到国外先进的样机水平。 2)喷嘴环组件设计研究：喷嘴环组件是可变截面涡轮增压器的核心部件,直接安装在涡轮箱与轴承体结合处,调节和控制内燃机燃烧废气的流向、流速、流量,工况条件极为恶劣。研究耐高温、具有高温机械与力学性能、良好的耐磨擦与耐腐蚀性能的材料,保证喷嘴环叶片始终转动灵活,具有良好的瞬时响应能力。 3)高效率宽流量压气机设计研究：应用NREC和NUMECA等商用软件,进行压气机叶轮、涡轮叶轮的设计技术研究。通过流通元件的CAE分析技术,叶轮设计软件Concept-NREC研究与应用、CFD三元流场计算软件NUMECA对叶轮进行三元流流场分布进行计算等,最终完成满足汽油机增压器的高效率、宽广空气流量的新型压气机设计。 4)轴系计算和测试分析技术研究：开展轴系旋转动力学计算、分析研究,应用LMS测试系统,进行轴心轨迹振动、测试分析技术研究,进一步提高增压器轴承系统可靠性。 5)电子执行器及电子执行器与发动机匹配研究：电子执行器与ECU的通讯,然后根据ECU发出的指令进行动作,比气动控制更精确、更迅速的对增压器可变喷嘴的位置进行控制,是项目完成的核心技术之一。 6)涡轮叶轮与涡轮箱高温材料研究：针对汽油机排气温度高特点,增压器涡轮叶轮、涡轮箱需要在950℃～1050℃高温下可靠工作,因此需要相应高温材料研究,及其涡轮叶轮、涡轮箱零件的精铸工艺研究。 7)水冷轴承体设计技术与工艺技术研究：由于汽油机排气温度高,通过金属材导热和热辐射,使相接的轴承体温度高,导致润滑油高温稀释,轴承磨损,可靠性降低,需要进行水冷轴承体设计技术与工艺技术研究,确保轴承体内润滑油温度在允许范围内。 4．技术成熟度 项目采用GT-Power、AVL-boost软件建立了产品设计知识库;采用NREC软件优化了叶轮结构;通过转子动力学分析,提高了轴系性能。新技术全部用于企业产品,提高了企业产品可靠性和一致性,增强了企业核心竞争力。 5、产品推广应用情况 企业研制成功的可变截面涡轮增压器,形成JK系列产品,其中JK55系列可变截面涡轮增压器,在江淮汽车与美国霍尼韦尔公司的竞争中获得初步成功。该产品是国内自主品牌增压器厂家中唯一上发动机目录和进入量产阶段,对填补国内产品技术空白、打破国外产品技术垄断和发展民族工业具有重大意义。 6.成果情况 本项目获授权专利35项,其中发明专利2项;获浙江省科技进步二等奖1项、中国机械工业科技二等奖1项。项目产品经北京理工大学涡轮增压实验室、重庆力帆汽车研究动力中心的检测,所测指标符合“涡轮增压器技术条件B/T23341.1-2009)”、“涡轮增压器试验方法（GB/T23341.2-2009）”等标准要求。 通过项目产品研发、应用与产业化,使增压器产品达到国际同类产品先进水平,研制出内燃机配套市场急需的新一代增压器,促进我国汽车内燃机行业和增压器行业技术进步,并进一步扩大企业的市场份额。