博格华纳：1050℃尾气的汽油涡轮增压器

　　符合未来汽油发动机最高要求的新型涡轮增压器

　　涡轮增压器越来越多地被使用于汽油发动机车辆上。现代汽油发动机对性能，油耗，污染排放的要求越来越高, 也就对涡轮增压技术提出了更高要求。 由于未来的涡轮增压汽油发动机尾气温度会更高，涡轮增压器将来必须能够承受更高的热负荷。

今天在额定功率点的过量空气系数大约为λ=0.75-0.85, 这是由于部分燃油被用于发动机的内部冷却。 如果过量空气系数升高到λ=0.9-1.0之间，油耗将减少高达20%。然而，这意味着在涡轮入口处的尾气温度将从现在的约950℃升至1050℃。1050℃的涡轮增压器要求涡轮壳材料在车辆整个服务寿命期间能经受得住高温。 使用至今的镍基合金D5S不足以满足这种要求。博格华纳是世界上第一家开发出针对高达1050℃高温的涡轮增压器制造商。

　　铸钢涡轮壳

　　阻热的奥氏体铸钢是未来涡轮壳材料的良好选择。 奥氏体铸钢具有很高的抗蠕变强度和良好的抵抗温度变化性能。 目前博格华纳已经在批量生产的发动机上使用由这种材料制成的涡轮壳。例如, 奥迪RS6, 梅塞得斯 S600, SL600,迈巴赫的V12 双涡轮，以及沃尔沃

　　S60/V70和S40/V50 T5。然而，制造铸钢涡轮壳有几个不利因素。 与使用至今的镍基合金D5S相比，铸钢铸造困难更加显著，并且需要不同的铸造模具。 由于高钢性和高强度的缘故，抗热的奥氏体铸钢的机加工也困难得多。

　　薄壁涡轮壳

　　博格华纳目前正在开发一种所谓的薄壁涡轮壳。 这种设计将显著降低涡轮壳的重量和热惯量。 在发动机冷启动时，可以更快地激活催化转换器，从而极大地减少有害气体的排放。

　　作为其它选择的钢板和精密铸造的涡轮壳

　　为减小涡轮壳重量和热惯性的其它两种有前途的解决方案是用钢板和精密铸造来制造涡轮壳。钢板涡轮壳是把几个冲压成型的钢板焊接在一起。 这种涡轮壳可以是单壁的, 也可以是带空气间隙绝缘的双壁构造。 它和发动机排气系统的连接具有类似的灵活性：它可经法兰连接, 或者与邻近的排气管道焊接在一起。 这将允许从气缸盖到催化转换器的尾气流动得到连续的空气空隙绝缘。这种抗热钢板材料可以承受高达1050℃的尾气温度。初步测试已经验证了这种涡轮壳具有很低的热惯性。 另外，钢板涡轮壳在效率和流量能力方面具有与铸钢涡轮壳相同的性能。

　　精密铸造的外壳可由适合于铸造的各种材料制造，而且通常能承受达1050℃的尾气温度。精密铸造可将涡轮壳的壁厚减小50%以上。和钢板涡轮壳一样，精密铸造的涡轮壳具有重量小和热惯量低的特点。与钢板涡轮壳相比，精铸涡轮壳更容易把旁通阀结合在壳体内。

　　除了涡轮壳以外，尾气温度对涡轮叶轮和轴承体也有更高的要求。 博格华纳在这方面也能提供合适的解决方案。

　　涡轮叶轮和轴承体

　　涡轮叶轮需要由具更高质量的材料制造。未来的材料必须是在更高的温度下具有至少相同的抗蠕变强度。另外，涡轮叶轮的热力学性能不可以因为使用这种新材料而遭到损失。博格华纳制的适于1050℃高温的涡轮叶轮，是从一种在真空中熔化和铸造的，具有高温强度的镍基合金中制造出来的。涡轮增压器上的最高温度发生在涡轮壳和轴承体之间。由于1050℃的热流，轴承体的水冷却必须改善。轴承体内的水流道被增大了, 并设计在更靠近活塞环座的部位。由于水联结部位都是位于轴承体的最高点，蒸汽泡能很容易地被排除。选用连续的卡箍可以确保在轴承体和涡轮壳之间即使在高温下也有安全的连接。

　　来自博格华纳的最新一代涡轮增压系统能满足未来对涡轮增压汽油发动机的更高要求，从而为客户提供各种汽油发动机应用解决方案。第一台新一代涡轮增压器目前应用于沃尔沃S40/V50的顶级车型T5上。博格华纳为乘用车，商用车以及工业，火车机车和海洋船用发动机提供世界领先的涡轮增压系统。