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涡轮增压器是如何经得起地狱挑战赛一般的三高测试的?

2018-08-31 09:54
立秋之后,盘踞在神州大地上的暑气终于开始退散,但今年的高温日时间长,分布广,又再次刷新了气象记录。然而就在大家纷纷避暑休假之际,总有一批不辞辛苦的汽车人,奔赴最炎热的地方,让新车和新技术,接受最严峻的挑战。这就是业内熟知的“三高”测试之“高温测试”。

什么是三高测试?



包括高温、高原和高寒测试。一款新车上市前,谁也不能料到它以后会面临怎样的极端环境——可能是在零下四十度的雪原破冰,可能是在高达五十度的沙漠驰骋,可能是在数千米海拔上攀登……可一旦其通过了极其严苛的“三高测试”,便代表着自身的车辆各项性能均出类拔萃,面对以上的这些“地狱挑战”,都能游刃有余!

在地狱挑战赛一般的三高测试中,涡轮增压器要接受怎样的检验呢??



『高原测试』 —— 动力性大考
地点:青藏高原腹地海拔3000-5000米处。
挑战:测试涡轮增压是否在高海拔地区不降功率。
在高海拔地区,空气稀薄,正是涡轮增压技术大展身手的时候。搭配涡轮增压器的乘用车,可以在1500米的海拔上保证功率没有下降。在更稀薄的地区,增压器会高速转动,测试工程师要保证增压器在发动机额定功率下转速依然在限定值内。

『高寒测试』—— 冷启动能力
地点:黑河,海拉尔等处在低达-30度条件下。
挑战:在东北、西北等严寒地区,冬天开车最烦的体验就是“打不着火”,启动失灵。因为在极端低温下,机油黏度增大,流动性降低。工程师要验证霍尼韦尔的增压器在极短的几秒之内就能够正常工作。

『高温测试』—— 可靠性
地点:新疆吐鲁番等炎热地区,气温高达50摄氏度以上。
挑战:
增压器能在发动机高温工况下正常工作,快速散热。在发动机舱内的常规工作温度在125摄氏度左右,汽车会通过油冷(柴油车)或水冷(汽油车)的方式来降低温度,快速散热,保证转子等精密部件能正常工作。周遭温度越高,散热越难,所以火焰山四五十度的环境里,做这个实验最有说服力。



▲ 夏季炎热的吐鲁番



▲ 车内仪表显示43度
但实际上发动机舱的传感器显示,增压器已经暴露在53度的常温下

近日,霍尼韦尔交通系统参与的高温测试刚刚落下帷幕,测试工程师宋工从前方发回报道!



▲测试工程师-宋荣:

“本次高温测试是有史以来规模最大,测试车辆最多的一次。”因为我们的新项目越来越多了。随着国六节点的临近,各大主机厂纷纷加快了高性能、低排放的发动机开发进度,每一年,霍尼韦尔的项目都在增加。“我们的测试团队也越来越忙,接下来高原路线的行程单又已经排满了。”

我们也要说一声,
“前方一线的工程师们,你们辛苦了。”

涡轮增压器的“三高”另解

如果你以为刚刚提到的高温就是涡轮增压器的极限,那就是图样图森破了。
通常柴油机工作时,废气温度高达750摄氏度,而汽油机则高达950摄氏度。这要求涡轮增压器的涡壳能承受上千度的高温,必须选择耐高温的合金材料。而距离压气机仅几厘米之处,环境空气入口温度就大幅改变,仅为30—45摄氏度。压气机和涡轮之间的巨大温差,需要极高精度的设计和制造来克服,并且安装时必须非常谨慎。
除了在常温下的实录测试,在霍尼韦尔的上海实验室内,我们在台架上进行极限温度的测试。看到那个烧得通红的发动机排气管和增压器了吗?



霍尼韦尔交通系统涡轮增压技术源自航天科技,在合金材料和耐高温涂层方面都有参照航天航空科技研发成果,在性能效果和科技含量上都是极高的标准。(点击阅读链接,了解涡轮增压航空材料的DNA)

除了耐高温、耐高寒和耐高压,涡轮增压相比其他部件还有对两个“高”要求的工作环境有极强的适应性,那就是“高速” 和“高强震动”。
高速

涡轮增压器按照极限高速运行以达到最高效率。霍尼韦尔公司最大型涡轮增压器转速达63,000转/分,最小的涡轮增压器转速超过300,000转/分。如果为叶轮圆周上的一个点测速,当全速工作时,该点的运行速度超过1900公里/小时,线速度可达527.77米/秒,超音速1.55倍。

高强震动

发动机不可避免的高频振动对增压器的精密部件的稳定性提出极高挑战。霍尼韦尔的增压器转子系统,可以承受不超过22倍重力加速度的振动,转子系统仍保持稳定高速旋转,且各电子元器件正常工作。通过高鲁棒性(抗干扰,冲击力)的轴承设计,涡轮增压壳体的设计提升整体的结构强度,更好的抗冲击和抗振动。
打个不那么恰当的比方,普通人能承受的3到4倍的重力加速度,专业赛车手可以承受6倍重力加速度,宇航员在太空飞行时候有段时间要耐受8倍重力加速度的强压。而转子系统在22倍振动冲击下保持稳定,绝非易事。



能够通关五高挑战的涡轮增压器,
必然具备超凡的质量!
所以,选购新车的时候,
对尾巴上的小“ T ”标志,可不要再犹豫啦!


来源:霍尼韦尔T台

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