奕森科技总裁 辛军

尊敬的何部长，各位来宾，上午好。为了达到2020年和2025年油耗的法规，小排量化增压发动机是一个有效方案。

考虑到大家可能会关心涡轮增压的技术，我的报告主要围绕涡轮增压技术发展趋势与今后的技术升级，内容有四部分组成，首先简单介绍一下市场需求，然后是涡轮增压的开发思路，还有涡轮增压相关的核心技术，我会针对性的选择几个涡轮增压机系统应用的案例分享给大家。

涡轮增压市场的需求预测，基于两个大原因，一是环境污染，二是国家的能源安全，基本上我们中国的60%的石油都是来自进口。因为这两个原因，中国制定了非常严格的油耗法规和排放法规。这里两个结论解释一下，第一个结论，大概十年前，中国的汽车油耗和欧洲的油耗比，相差了15年，而现在大家可以看到中国的油耗和欧洲的油耗相差三年。因此，过去中国汽车的技术可以跟随欧洲的汽车市场，因为我们有反应的时间，但是现在只有三年的时间。一个发动机的开发基本上有五年的时间，这就意味着中国发动机的开发和整车的开发，某种意义上需要和欧洲同步。第二个结论，即使油耗法规2025年达到4升，但是和欧洲那时的碳排放还是有5年的差距，今天欧洲市场的油耗，就是我们中国2020年的油耗目标，欧洲市场现在电动汽车市场占有到多少？从这个角度来看，中国2020年-2025年，汽车系统的主要动力来源还是内燃机，应该在未来的10年到20年，内燃机驱动的汽车应该还是一个主流，所以我们更加关注如何提高内燃机的效率。

也是基于这样的一个观点，整个全球汽车行业，汽车公司和咨询公司，也提出了技术路线图，从这个技术路线图可以看到，为了进一步提高发动机的效率，涡轮增压器从2010年起被大量的应用。这是2025年乘用车的预测，蓝色图是中国乘用车市场总的销售量，这里已经考虑到，2020年有7%是电动车，2025年有15%电动车。假设2025年传统汽车80%采用涡轮增压器，涡轮增压器年需求量将近是2400万台，今天这个市场应该来说中国是500万台，也就是未来十年时间里，涡轮增压年产600万台到年产2400万台。主机厂采用涡轮增压器的时候要考虑哪些东西呢？要降低汽车油耗，除降低发动机油耗以外，在动力总成系统优化方面，一个有效的办法就是把发动机转速尽可能的往下降（down speeding），要满足这一点, 发动机需要有更大的低速扭矩。另外消费者也追求汽车的最高车速，就是既要有更大的低速扭矩，还要有更高的额定功率，这对涡轮增压设计是比较挑战的。另外一般而言，涡轮增压发动机有加速滞后，我们希望减小涡轮增压器滞后。而基于我们客户对涡轮增压器的要求和需求，我们在涡轮增压器开发的时候也采用常规的V型开发流程。

下面我介绍一下涡轮增压器的核心技术，结合前面这些市场和客户的需求，我们认为涡轮增压器的核心技术主要在这四个方面：空气动力学，包括压气机，涡轮和控制；2、轴承系统，包括密封；3、结构、材料和疲劳；?4、NVH的控制。

空气动力学，一方面，我们在压气机设计的时候考虑什么？主要考虑四个方面，一是提高压气机的效率，二是更小的喘振线，三是更大的堵塞线，四是更高的压气机转速。奕森科技有几个产品，比如我们在开发给飞机用的涡轮增压器，飞机在七千米或者一万米的高空，有很高压比需求，我们会采用Ported Shroud压壳的设计。

从涡轮角度来说，既要提高涡轮涡端的效率，又需要降低涡端的惯性，因为涡轮增压器的能量是来自于涡端，如果涡端能快速的响应发动机排气管所排出的废气能力，就能缩短涡轮增压器的响应时间。目前市场上采用的，涡轮设计有径向流，混流，还有轴流。这些不同的涡轮设计，对效率和动态响应，也是一个翘翘板。这是我们画的一个图，给大家一个参考，基本上为了提高这个动态效率，把惯量降低，但是惯量降低10%的话，就牺牲1%的效率。还有单涡管和双涡管，比较好的动态响应是双涡管。

涡轮控制，这里面有两个技术我们要关注。第一个是VGT，VGT不是新的技术，在柴油机领域VGT大概用了十年多了，汽油机是今年在大众上第一个，汽油机VGT最大的好处是在较低的背压情况下，就能达到很高的增压压力，从客户需求来说，发动机的低转动扭矩就高了。

有关空气动力学的具体应用，我举个案例，左边这个图是霍尼韦尔的概念，是背靠背压轮设计，径流式涡轮，能减少50%的惯量，减少25%的响应时间，增加20%的低速扭矩。

下面介绍一下轴承系统，首先我介绍一下推力轴承，因为涡轮增压器在不同工况，会承受大小不等的轴向力，都是有这个推力轴承承担的，有3Pad、5pad和6pad，轴向力越大，需要更大推力轴承承载能力，也许需要用7 pad推力轴承。Pad面越多，摩擦损失就越大，这会影响涡轮增压器的效率，我们要选择合适的应用。

轴承系统里还有一个很关键的零件是浮动轴承，影响浮动轴承的关键参数很多，轴承内外间隙非常重要。我们考核轴承系统的指标是什么呢？涡轮增压器最高转速高达29万转，如何选择轴承系统从0到29万转都有比较低的噪音。另外抗污染能力也很重要，如何确保轴承系统在机油的使用时间里，能够确保涡轮增压器是没有问题的，另外轴承摩擦损失也是涡轮增压器里面总体损失很关键的一部分，如何设计这个轴承系统，把涡轮增压器的摩擦损失也降到最低。

轴承系统的密封，主要是解决几各方面的密封，一个方面是废气从排气管进过涡端，废气不会漏进到润滑系统。另外要避免发动机的润滑油在压端从润滑系统进入到压气机，尤其是对高功率的直喷汽油机，润滑油进入到燃烧室里，在高负荷时会引起超级暴震。

下面讲一下有关结构、材料和疲劳方面的考量。我们要考虑在涡轮壳的材料上采取什么新的技术，能进一步提高排气温度。这个图各种材料耐温都不一样，有的是900度，未来可能高达1050度。

涡轮增压器的轻量化，这是我们公司自己相关的两个案例，左边这个图现在正在开发的一个全铝的增压器，右边这个图是航空发动机涡轮增压器所采用的涡壳，涡壳可以降到2.5毫米，大幅度降低了重量。涡轮增压器相关的NVH控制，在我们设计的方面，改善压轮叶片设计，改善再循环流道设计，来确保涡轮增压的噪音。

这个幻灯片是奕森科技现在已经开发完成的涡轮增压器的平台，主要在1.0、1.5、2.0，基本上能涵盖95%以上的市场需求。针对低空飞行器，是航空内燃机涡轮增压器，这是我们公司正在开发的三个不同的涡轮增压器。

前面就介绍了涡轮增压器核心的技术，下面我介绍一下涡轮增压器在哪些具体的应用。第一个是采用VGT的涡轮增压器，跟米勒循环相匹配，使发动机既有较低油耗，又不牺牲发动机性能。第二个是涡轮增压器加涡轮增压器，小的涡轮增压器用在中低速，大的涡轮增压器用在高速，可以实现最大升功率，在12V电源系统具有好的性价比，这个技术已经很成熟了。另外是涡轮增压器加电动增压器，可以实现最快的瞬态低速扭矩响应。还有一个应用是，涡轮增压加上机械增压。最后这一个是FreeValve匹配涡轮增压，可以带来非常大的灵活性，能大幅度降低发动机的油耗，而同时又能有效提高低速扭矩、快速起燃发动机废气后处理系统。这个是奕森科技正在开发的微燃机增程式概念，具有单位体积功率密度大的优点。

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