[00124494]1.0L汽油机涡轮增压器研制

根据湖南省战略性新兴产业重大科技攻关项目-项目名称《1.0升汽油机涡轮增压器研制》, 项目编号为湘财企指标［2011］149号-2011GK4059。项目承担单位湖南天雁机械有限责任公司于2011年1月开始了该项目的研制,项目组严格按照计划任务书和合同的规定开展各项研究工作,突破关键技术6项, 解决了制约公司 1.0L汽油发动机增压器自主生产的技术难题,打破了外资长期技术垄断,研制了具有自主知识产权的1.0L汽油机涡轮增压器。至目前,该项目已按合同规定要求全部完成,并取到了较好的成效,突破以下技术： 关键技术一：高温新型材料的铸造及工艺研究 涡轮材料铸造工艺研究：通过重新划分合金成分（降低杂质成分含量）;提高浇铸真空度,由之前的40Pa提高到10Pa以下;提高壳型的预热温度到1000℃,铸后在150℃-200℃保温砂保温。通过系列试验验证：采用新材料的涡轮可长时间耐温950℃,并经过厂内整机500H和客户400H可靠性试验,无卷边、掉快。涡轮箱材料结构设计及铸造工艺研究：利用CAE分析涡轮箱热疲劳应力、流固耦合分析,优化结构设计;重新确定熔炼时各元素之间的影响,制定了专用材料配比和熔炼工艺技术;通过优化浇铸工艺参数、提高球化等级。采用新材料的涡轮箱可长时间耐温970℃,并经过厂内整机500H和客户400H可靠性试验,无裂纹及缺陷。 关键技术二：低压比、宽流量、高效压气机设计 设计了“蜗牛型”蜗壳,获得更高效率,缩小了外形尺寸,满足了小型化要求流道截面的设计,同时采用更先进的“计入摩擦和扩压蜗壳”的设计方法,提高了压气机效率,减小了压壳尺寸。新设计的高效压气机效率达到76%,比目标值提升2%,达到国内领先水平。 关键技术三：高效汽油机增压器涡轮叶轮 通过Concepts软件进行混流涡轮一维设计及涡轮叶片叶型设计,采用混流涡轮斜流角参数分析设计方法,并结合Numeca模拟分析,最终确定斜流角为39.5°能为涡轮带来最优性能,叶片数为7,通过流场分析,混流式涡轮最高效率值达72.5%,超过目标值的69%,达到国内领先水平。 关键技术四：水冷结构的轴承体 设计出了新型水冷轴承体结构;与湖南大学产学研合作研究：搭建了预测涡轮增压器水冷轴承体冷却水流量辨识模型,为轴承体的结构设计提供了理论支持。通过技术研究,掌握了水冷轴承体的设计方法及控制参数;建立了试验标准;通过了各种试验考核;全新设计的水冷轴承体技术水平达到国内领先。 关键技术五：高强度的转子轴的工艺研究 为设计可靠的转子轴承系统,进行了系列转子轴工艺研究,采用了先进的电子束焊工艺,焊接跳动由0.5提升至0.1mm;模锻轴使硬度由32HRC提升至40HRC;晶粒度由5.5级提升到7级;焊接强度提升30%;采用成品轴工艺,缩短工序,效率提升50%。采用全新的电子束焊工艺,提高了涡轮与轴子轴的同轴度和强度,也是国内首家批量应用,工艺水平达到国内领先,并达到国际同行水平。 关键技术六：涡轮增压器的电磁阀和电控单元 完成了SUV电控泄压阀的开发,并批量应用,完成了产品的国产化各项工作。通过技术研究,精确控制了执行机构的压力、通过标定系统更大限度的调节执行机构的工作过程,保证了宽扭矩的输出,也防止增压器喘振和整车产生噪声。通过该技术研究,制作了PWM阀检测台架。此阀的研究与应用属国内首创,技术水平国内领先。 湖南天雁严格按照合同要求,按时完成了匹配1.0L汽油机增压器JQ40DF1整体结构设计并完成相关零部件的图纸设计,全套图纸共20张。新设计的1.0L汽油机涡轮增压器整机动平衡一阶振动值≤0.5G,二阶振动值≤1.5G;压气机最高效率≥76%,涡轮机最高效率≥70%,增压器叶轮和涡轮的单件动平衡≤0.05gmm。1.0L汽油机增压器完成厂内300H、500H可靠性试验,以及超速破坏试验、负压试验、包容试验等各种型式试验。湖南天雁开发出的匹配东安动力 1.0L汽油机涡轮增压器-JQ40E。完成了新设计增压器300小时台架考核试验,远超国家行业要求120小时考核指标要求,增压器可靠性得到充分保证。通过了东安动力某发动机性能及可靠性试验,满足了发动机厂的要求。