【作者】

Silvio Risse等

【摘要】

受双燃料发动机的发展需求驱动，KBB需发展满足更高压比需求的单级增压器。这对现有的大型发动机而言，无论采用何种燃料，都具有优势。如果涡轮增压器的压比能够提高，则发动机性能就会优化，燃料消耗与排放也会降低。但单级增压器压比提升受到各种因素的限值，只有通过整体大规模优化增压器才能实现。但从技术角度来讲，这一步是很必要的，因为如果为提高压比而从单级增压变为两级增压则系统会变得更加复杂，要求更大的安装空间，成本也会上升。而且两级增压系统只有在压比超出6之后增压系统效率才具有优势。而对压比低于6的柴油机，单级增压仍是更好的选择。除了更高的压比，涡轮增压器必须能够提供更多的空气流量。这对降低发动机尺寸至关重要，而只有靠合理改进压气机与涡轮才能做到。 在2016年CIMAC会议上KBB已声明过，针对上面所提到的压比与流量需求，KBB在已有的ST27系列单级增压器上进行了进一步改进。对ST27系列所有部件进行了改进，升级为ST27-EP系列。本文介绍了为满足压比与流量需求所做的必要的改进步骤和过程，同时在零部件寿命方面也考虑了市场需求与期望。 本文包括新的压气机与涡轮的发展，重点在导流元器件、热力学优化与热管理方面上做的改进。标准的压气机叶轮材料，其叶片与轮轴上的高应力限制寿命最重要的因素。通过压气机冷却与替代材料的热管理优化有可能进一步提高压比。另外，本文还涵盖了考虑新压气机性能所采用的过程。ST7-EP作为一个例子介绍了这种新的改进涡轮相比原来的设计在效率上的提升。 另外一个改进是针对滑油的泄露，因为受压比提高的影响，气侧与油侧的压差也会增大。 ST27-EP目前已作为系列产品生产。本文同时展示了平台试验与实际试验中的一些结果。 零部件的高应力与诊断过程使涡轮增压器监测变得更重要。能够认识涡轮增压器运行条件可以避免由于不当的负荷剖面而造成的增压器故障。涡轮增压器排温的实时监测与测量结果评估能够帮助提高对增压器使用寿命的预估。这种通过目标导向的、基于条件的增压器维护保养的增压器特殊监测还可以降低生命周期的成本。这特别适用于使用负荷剖面或进排气温度变化范围大的增压器。 本文给出了如何将废气增压器监测集成到发动机上的潜在的及在用的方法。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

【下载次数】

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