涡轮增压器发展历史 涡轮增压器发展历史

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一、涡轮增压器的发展历史

涡轮增压器最初用于跑车或方程式赛车，以使发动机产生更大的功率。

发动机通过燃烧气缸中的燃料来发电。燃料输入量受吸入气缸的空气体量限制，发电量也受限制。如果发动机的运行性能处于最佳状态，则只能通过向气缸内压缩更多的空气体来增加燃料量和改善燃烧功能来增加输出功率。在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能够在不改变工作效率的情况下增加发动机输出功率的机械装置。

涡轮增压器其实是一种空气体压缩机，通过压缩空气体来增加进气。它利用发动机排出废气的惯性冲量来驱动涡轮室内的涡轮，进而驱动同轴叶轮。叶轮对空气体过滤管送来的空气体加压，使其加压进入气缸。

当发动机转速增加时，排气排出速度与涡轮转速同步增加，叶轮将更多的空气体压缩到气缸中。随着空气体压力和密度的增加，可以燃烧更多的燃油，通过相应增加燃油量和调整发动机转速，可以提高发动机的输出功率。但是涡轮增压器虽然可以帮助发动机提升功率，但也有它的缺点，最明显的就是“滞后响应”，即由于叶轮的惯性对油门的突然改变反应很慢，即使经过改进，反应时间也需要1.7秒，使得发动机延迟增加或减少输出功率。

对于一辆即将加速或者突然超车的车来说，瞬间就会觉得有点无趣。然而，随着技术的进步，这个缺点正在被逐渐克服。

近30年来，涡轮增压器在多种车型上得到了普及，弥补了一些自然吸气发动机的固有缺点，在不改变气缸工作容积的情况下，可以使发动机的输出功率提高10%以上。因此，许多汽车制造公司采用这种增压技术来提高发动机的输出功率，从而实现汽车的高性能。

第二，涡轮增压的历史

说到涡轮增压，相信很多人都很熟悉。正是因为引进了这么先进的技术，才改写了汽车排量决定动力的历史。一般来说，汽车发动机的排量和功率是成正比的，增加发动机输出功率最直接的方法就是增加发动机的排量。但随着排量的增加，发动机制造的精度、重量和能耗也在无限增加，其缺点也很明显。为了解决这一矛盾，富有研究精神的汽车工程师创新性地使用发动机增压技术，使汽车发动机获得额外的大功率功率输出成为可能。让我们具体看看涡轮增压的历史和用途。

说到涡轮增压技术，已经有100多年的历史了。1905年，阿尔弗雷德·布奇博士申请了第一台涡轮增压器的专利，这是一种由动力驱动的轴向增压器。世界上第一台废气驱动的涡轮增压器于1912年问世，而涡轮增压器的大规模生产则出现在第二次世界大战期间，由美国首先应用于军用飞机。萨博是第一家将涡轮增压器应用于汽车产品的汽车制造商。

1961年，增压器初步安装在汽车上，但安装后效果不理想，因为瞬间产生巨大的压力和热量。北欧和瑞典的萨博公司是第一家将涡轮增压器应用于汽车产品的汽车制造商。1977年问世的萨博萨博99，使汽车发动机在涡轮增压器技术的应用上真正走向成熟，它的到来也宣告了汽车行业新时代的诞生。涡轮增压技术改写了排量决定动力的传统观念。

汽车发动机通过在发动机气缸中燃烧燃料来输出动力。在发动机排量一定的情况下，增加输出功率最有效的方法是提供更多的燃料用于燃烧，而传统的发动机进气系统很难提供足够的空空气。涡轮增压是一种提高发动机进气能力的技术。它使用一个特殊的压缩机对气体进行预压缩，然后输入气缸，这样气体的质量就会大大增加。当发动机装有涡轮增压器时，其最大功率可增加约40%。

世界上第一台带涡轮增压器的新型直喷汽油机问世了。这款2.0l FSI发动机适用于大众集团生产的多种车型，如A3、A4、A6、高尔夫GTI等。曼赫默有幸参与了大众集团的FSI开发项目，为新发动机的开发做出了重要贡献。Manhummel不仅为奥迪发动机生产部门提供进气模块，还为曲轴箱通风提供机油模块和两级调压阀。

来自26个国家的56名记者将2.0升FSI发动机评为今年最具影响力的发动机。新型涡轮增压直喷发动机在直喷过程中，燃油是通过高压喷嘴直接喷入燃烧室的。像可选的空燃气循环一样，FSI也有助于实现最佳的燃料比。结合涡轮增压，FSI具有高性能和低油耗的特点。一系列数据显示，直喷发动机增强了奥迪轿车的运动性能。这种发动机的奥迪车马力在70-200之间。当转速在5100-6000转/分之间时，大众GTI从发动机获得200马力。当每分钟速度在1800-5000转之间时，在相当宽的速度范围内，最大扭矩可达280牛顿/米。它还可以在7秒钟内将速度从0公里/小时加速到100公里/小时。有的车型甚至最高时速240 km/h，虽然速度这么快，但是多出来的100公里平均油耗只有7.7升左右。

Manhummel为这款新发动机提供了技术复杂的进气歧管系统。它不仅集成了进气歧管，还引入了活性炭过滤系统、汽油喷射和节气门。在燃烧室中，它还为可选的空气体循环系统提供了一个下降活塞，以优化气流。有电动杠杆系统有效控制每个气缸内的每个涡流，阻尼器铸造在钢轴喷油器上，用于控制燃烧室的气流，保证空的燃油比达到最佳状态。在设计这个系统时，整个开发团队需要正确选择32个部分。技术人员从开发到量产只用了15个月。

第三，涡轮增压的历史

说到涡轮增压，相信很多人都很熟悉。正是因为引进了这么先进的技术，才改写了汽车排量决定动力的历史。

一般来说，汽车发动机的排量和功率是成正比的，增加发动机输出功率最直接的方法就是增加发动机的排量。但随着排量的增加，发动机制造的精度、重量和能耗也在无限增加，其缺点也很明显。

为了解决这一矛盾，富有研究精神的汽车工程师创新性地使用发动机增压技术，使汽车发动机获得额外的大功率功率输出成为可能。让我们具体看看涡轮增压的历史和用途。

说到涡轮增压技术，已经有100多年的历史了。1905年，阿尔弗雷德·布奇博士申请了第一台涡轮增压器的专利，这是一种由动力驱动的轴向增压器。

世界上第一台由废气驱动的涡轮增压器于1912年问世，而涡轮增压器的大规模生产则出现在第二次世界大战期间，由美国首先应用于军用飞机。萨博是第一家将涡轮增压器应用于汽车产品的汽车制造商。

1961年，增压器初步安装在汽车上，但安装后效果不理想，因为瞬间产生巨大的压力和热量。北欧和瑞典的萨博公司是第一家将涡轮增压器应用于汽车产品的汽车制造商。1977年问世的萨博萨博99，在涡轮增压器技术在汽车发动机的应用上真正开始走向成熟，它的到来也宣告了汽车工业新时代的诞生。

涡轮增压技术改写了排量决定动力的传统观念。汽车发动机通过在发动机气缸中燃烧燃料来输出动力。

在发动机排量一定的情况下，增加输出功率最有效的方法是提供更多的燃料用于燃烧，而传统的发动机进气系统很难提供足够的空空气。涡轮增压是一种提高发动机进气能力的技术。它使用一个特殊的压缩机对气体进行预压缩，然后将其输入气缸，这样气体的质量就会大大增加。

当发动机装有涡轮增压器时，其最大功率可增加约40%。世界上第一台带涡轮增压器的新型直喷汽油机问世了。

这款2.0l FSI发动机适用于大众集团生产的多种车型，如A3、A4、A6、高尔夫GTI等。曼赫默有幸参与了大众集团的FSI开发项目，为新发动机的开发做出了重要贡献。

Manhummel不仅为奥迪发动机生产部门提供进气模块，还为曲轴箱通风提供机油模块和两级调压阀。来自26个国家的56名记者将2.0升FSI发动机评为今年最具影响力的发动机。

新型涡轮增压直喷发动机在直喷过程中，燃油是通过高压喷嘴直接喷入燃烧室的。像可选的空燃气循环一样，FSI也有助于实现最佳的燃料比。结合涡轮增压，FSI具有高性能和低油耗的特点。

一系列数据显示，直喷发动机增强了奥迪轿车的运动性能。这种发动机的奥迪车马力在70-200之间。

当转速在5100-6000转/分之间时，大众GTI从发动机获得200马力。当每分钟速度在1800-5000转之间时，在相当宽的速度范围内，最大扭矩可达280牛顿/米。

它还可以在7秒钟内将速度从0公里/小时加速到100公里/小时。有的车型甚至最高时速240 km/h。

虽然速度这么快，但是多出来的100公里平均油耗只有7.7升左右。Manhummel为这款新发动机提供了技术复杂的进气歧管系统。

它不仅集成了进气歧管，还引入了活性炭过滤系统、汽油喷射和节气门。在燃烧室中，它还为可选的空气体循环系统提供了一个下降活塞，以优化气流。

有电动杠杆系统有效控制每个气缸内的每个涡流，阻尼器铸造在钢轴喷油器上，用于控制燃烧室的气流，保证空的燃油比达到最佳状态。在设计这个系统时，整个开发团队需要正确选择32个部分。

技术人员从开发到量产只用了15个月。

四、增压器的发展历史

涡轮增压器的第一个专利申请是在1905年。苏尔寿兄弟研发公司的Alfred Buchi博士申请了第一台涡轮增压器——动力驱动轴向涡轮增压器的专利。但由于当时的工业水平，Buchi博士并没有制造出第一款高效涡轮增压器产品。1911年在瑞士温特图尔增压器厂启动，1915年制造出原型aero 空发动机增压器，由发动机废气驱动。主要目的是克服高空稀薄空气体对动力的负面影响。二战期间，通用电气制造的增压器将飞机升至万米高空空。

5.涡轮增压器的未来发展如何

随着时代的发展，科技的进步，高科技，新时代的产品不断涌现。

涡轮增压已经有100多年的历史，但它给人们带来了质的飞跃。更大的扭矩满足驾驶乐趣，也满足发动机不同转速的需求。1989年，可变增压涡轮增压器VNT出现。

发动机低速时，涡轮增压器缩喉，提高增压；发动机全速运转时，涡轮增压器喉部增大，保证增压不超过需求。喉部可由一根真空管控制。

优点是提高发动机低速加速性能。今天的涡轮增压器已经变得部件更小，体积更小，速度更高，高达；280000YPM，空气体压缩比达到2-2.5；1汽油机和4-6；1台柴油发动机。

目前，涡轮增压器已经占到50%，在亚洲和美国也在增长。可想而知，未来国际市场的前景和汽车工业的实用性是巨大的，不可比拟的。

6.涡轮增压器是如何工作的

废气涡轮增压器用于提高柴油机的充气密度，大大提高单位质量功率比，因此在柴油机中得到广泛应用。

①涡轮增压器的结构。如图9 -14所示，涡轮增压器主要由压缩机和涡轮组成。

压缩机主要包括单级离心压缩机叶轮、压缩机、涡轮壳体、密封装置等部件。涡轮部分主要包括蜗壳、单级径流式涡轮叶轮、涡轮轴等部件。

涡轮轴和涡轮通过摩擦焊焊接成一体。压缩空气；叶轮安装在间隙配合的涡轮轴上，涡轮和涡轮轴组件与压缩机叶轮用螺母紧固后，必须经过精确的动平衡试验，以保证高速旋转下的正常运行。

采用内支撑的形式，全浮动浮动轴承位于两个叶轮之间的中间体，转子的轴向推力由推力环端面承受。涡轮端和压缩机端设有密封圈装置，压缩机端还设有挡油环，防止漏油。

压缩机壳体、透平壳体和中间体是主要固定件，透平壳体和中间体、压缩机壳体和中间体通过螺栓和压板连接；压缩机外壳可以围绕轴线以任何角度安装。增压器是靠压力润滑的，润滑油来自柴油机的主油路，然后通过回油管流回柴油机的底壳。

②涡轮增压器的工作原理。柴油机排出的废气通过涡轮进口进入喷嘴，将废气的热能和静压能转化为动能，以一定方向流过涡轮叶片，带动其高速旋转，带动同轴的压缩机叶轮旋转产生虹吸效应。

新鲜的空空气经过空空气过滤器后被吸入压缩机，然后通过扩散器增加气流的速度和密度，增加压力，然后进入柴油机的进气管，从而增加气缸充气量，从而喷射更多的燃油，提高柴油机的功率。。

七、引进涡轮增压发动机

涡轮增压器其实是个空气体压缩机。

它利用发动机排出的废气作为动力驱动涡轮室内的涡轮，涡轮驱动同轴叶轮位于进气口？，叶轮压缩空空气过滤管送来的新鲜空空气，然后送入气缸。当发动机转速提高时，排气排出速度和涡轮转速也同步加速，使空气体的压缩程度增加，发动机的进气量也相应增加，发动机的输出功率也能增加。

涡轮增压最大的优点是在不增加发动机排量的情况下，可以大大提高发动机功率和扭矩。当发动机装有涡轮增压器时，与没有涡轮增压器的发动机相比，其最大输出功率可增加约40%或更多。

增压发动机主要有四种类型:1。机械增压系统:安装在发动机上，通过皮带与发动机曲轴相连，从发动机输出轴获得动力，带动增压器转子转动，从而将空空气吹入进气歧管。

优点:转子转速与发动机转速相对应，没有滞后或提前，动力输出更平稳；缺点:因为消耗部分发动机动力，会导致增压效率低。2。

废气涡轮增压系统:发动机排出的废气用来达到增压的目的。增压器与发动机无机械连接，压缩机由内燃机废气驱动的涡轮驱动。

增压压力一般可以达到180~200kPa，或者300kPa左右。需要添加空气体中冷器来冷却高温压缩空气体。国产车从1998年开始在奥迪200上使用，排量1.8，然后有奥迪A6 1.8T，奥迪A41.8T，帕萨特1.8T，宝来1.8T..

优点:增效高于机械增压；缺点:发动机的动力输出稍微滞后于油门的开度。加大油门后，通常需要等一会儿，然后发动机就会有惊人的动力爆炸。3。

复合增压系统:废气涡轮增压和机械增压一起使用，更适用于大功率柴油机。复合增压系统的发动机输出功率高、油耗低、噪音低，但结构过于复杂。

4。气波增压系统:空气体压缩是靠高压废气的脉冲气波来强制的。

该系统低速增压性能好，加速性好，工作范围广；但是体积大，重，噪音大。

八、内燃机发展历史

内燃机以热效率高、结构紧凑、机动性强、操作维护简单而闻名。

一百多年来，内燃机的巨大生命力一直经久不衰。目前，世界上内燃机的数量大大超过了任何其他热机，在国民经济中占有非常重要的地位。

现代内燃机已成为消耗最大、应用最广泛的最重要的热能机械。当然，内燃机也有很多缺点，主要是:对燃料要求高，不能直接燃烧劣质燃料和固体燃料；由于间歇通风和制造困难，单机功率的提高有限。现代内燃机的最大功率一般不到4万千瓦，而蒸汽机的单机功率可以达到几十万千瓦；内燃机不能倒车；内燃机的噪音和废气中的有害成分对环境的危害特别大。

可以说，内燃机过去100年的发展史，就是人类不断创新和挑战克服这些缺点的历史。内燃机的发展大约有一个半世纪的历史。

和其他科学一样，内燃机的每一次进步都是人类生产实践经验的概括和总结。内燃机的发明始于活塞式蒸汽机的研究和改进。

在它的发展史上，德国人奥托和狄塞尔应该是特别提到的。正是在总结前人无数实践经验的基础上，他们对内燃机的工作循环提出了相对完善的奥托循环和狄塞尔循环，使得无数人的实践和创造活动得到了科学的总结和质的飞跃。他们继承、发展、总结、完善前人浅薄、纯粹、无序的经验。往复活塞式内燃机往复活塞式内燃机有很多种，主要分类方法如下:根据使用的燃料不同，分为汽油机、柴油机、煤油发动机、燃气发动机等。；根据每个工作循环的冲程数，分为四冲程和两冲程；根据点火方式的不同，分为点火式和压燃式；根据冷却方式的不同，分为水冷和空冷；根据气缸排列形式的不同，分为直列式、V型、对列式、星形等；按气缸数分为单缸内燃机和多缸内燃机；根据内燃机的不同用途，分为汽车、农用、机车、船用和固定用途等。

本文将主要介绍燃气发动机、汽油机和柴油机的发展。最早的内燃机——燃气发动机最早的内燃机是以气体为燃料的燃气发动机。

1860年，法国发明家莱昂内尔制造了第一台实用的内燃机。法国工程师德·罗萨认识到，为了尽可能提高内燃机的热效率，必须尽可能减小单位气缸容积的冷却面积，活塞速度要尽可能快，膨胀范围要尽可能长。

在此基础上，他在1862年提出了著名的定容燃烧四冲程循环:进气、压缩、燃烧膨胀、排气。1876年，德国奥托制造了第一台四冲程往复活塞式内燃机。

在这台发动机上，奥托增加了飞轮使运转平稳，加长了进气口，改进了气缸盖使混合气充分形成。它是一台非常成功的发动机，热效率是当时蒸汽机的两倍。

奥托集成了内燃机、压缩气体和四冲程三大关键技术思想，使内燃机具有高效率、体积小、重量轻、功率大等一系列优点。在1878年的巴黎世博会上，它被誉为“自瓦特以来最伟大的动力机器成就”。

定容燃烧的四冲程循环是由奥托实现的，也叫奥托循环。虽然燃气发动机比蒸汽机有很大的优势，但它仍然不能满足运输业对高速、轻便等方面的要求。

因为它使用气体作为燃料，所以需要巨大的气体发生器和管道系统。而且燃气热值低，所以燃气机转速慢，比功率小。

到19世纪下半叶，随着石油工业的兴起，用石油产品代替天然气作为燃料已经成为必然趋势。汽油发动机的出现1883年，戴姆勒和迈巴赫制造了第一台四冲程往复式汽油发动机，配有迈巴赫设计的化油器，用白炽灯管解决了点火问题。

以前内燃机转速不超过200r/min，戴姆勒的汽油机转速跃升到800-1000 r/min。它具有功率大、重量轻、体积小、转速快、效率高的特点，特别适用于车辆。

与此同时，本茨已经成功地开发了点火装置和水冷冷却器，目前仍在使用。到19世纪末，主要的集中式活塞内燃机已经普遍进入实用阶段，并很快显示出巨大的生命力。

内燃机在广泛应用中不断改进和创新，至今已达到很高的技术水平。在这么长的发展历史中，有两个具有划时代意义的重要发展阶段:第一，20世纪50年代出现的增压技术广泛应用于发动机；然后是20世纪70年代以来电子技术和计算机在发动机开发中的应用。这两种发展趋势仍然方兴未艾。首先我们来看看汽油机在本世纪的发展历程。

在汽车和飞机工业的推动下，汽油机取得了长足的进步。根据汽油机提高功率、热效率、比功率和降低油耗的过程，汽油机的发展可分为四个阶段。

第一阶段是本世纪的前二十年，为了满足交通运输的要求，提高动力和比动力。主要技术措施是提高转速，增加气缸数量，完善相应的辅助装置。

在此期间，转速从上个世纪的500—800转/分钟提高到1000—2000转/分钟。

九.航空空发动机发展史

昆仑是我国第一台完成自主设计、试制、试验和试飞全过程的航空空发动机。是目前国内最先进的中推力军用涡喷发动机。

经过数百次严格的地面试验和空中期试飞，该发动机于2002年7月获得了国家军工产品定型委员会的正式批准。中国发展成功，成为继美国、俄罗斯、英国、法国之后，世界上第五个自主开发航空空发动机的国家。

昆仑发动机的军用代号是涡喷14。据昆仑发动机总设计师严承忠介绍，其性能超过了之前国内所有军用飞机的国产发动机，包括之前最好的涡喷13B。昆仑发动机的设计单位是中国第一航空公司沈阳发动机设计院。

开发周期长达18年。该项目成立于1984年。

试飞持续了长达8年。航空空发动机是知识密集型、技术密集型和资本密集型产品。

其开发是一个高技术、高风险、长周期、大投资的项目。没有扎实的技术经济基础，不可能开发出可以投入使用的航空空发动机，尤其是军用航空空发动机。目前世界上只有美国、俄罗斯、英国、法国可以自主开发航空空发动机。

自从1956年沈阳航空空发动机厂成功仿制第一台涡喷-5发动机以来，我国航空空发动机行业一直以仿制和改进其他国家的发动机为主。虽然有几款发动机是自己研发的，但是都是因为各种原因中途夭折的。“昆仑”发动机的研制成功，标志着我国真正完成了航空空发动机的自主设计、试制、试验和试飞的全过程。

昆仑发动机是中国航空/【/k0/】工业发展的里程碑，是由中国航空沈阳发动机设计院/【/k0/】工业第一集团公司、沈阳黎明明航/【/k0/】发动机集团公司、安航/【/k0/】发动机有限公司、贵州红林机械有限公司等34家单位联合研制的涡喷发动机，经过几百次严格的地面考核试验和/【/k0/】中考试飞，于2007年7月经国家军工产品定型委员会正式批准

“昆仑”发动机是目前国内最先进的中推力军用涡喷发动机，可用于歼7、歼8系列飞机。该发动机在性能和使用寿命方面仍有发展潜力，其发展类型也能满足中国空陆军对中大推力级涡喷发动机的需求。

它的成功开发，标志着国航空发动机从测绘、仿制、改进、改装进入了自主开发的新阶段，结束了中国不能自主开发航空空发动机的漫长历史，标志着国航空发动机设计开启了自主开发的新篇章。“昆仑”发动机是沈阳发动机设计研究院全面实施国家军用标准《航空空涡喷和涡扇发动机通用技术条件》研制的第一台具有全部知识产权的中推力加力涡喷发动机。

“昆仑”发动机的成功研制，是中国航空工业发展史上的一个“里程碑”空。昆仑发动机是新技术的结晶，完全按照最严格的国家军用标准研制。它经历了近乎苛刻的地面试验和长时间的飞行试验，具有更好的性能、更高的可靠性、耐久性和发展潜力。

与仿制发动机相比，由于从设计、制造、试验、试飞到定型的全过程，昆仑发动机的任何技术细节和设计思路都非常清晰。复制引擎的过程好像是摸着石头过河，有一种知其然不知其所以然的现象。

所以，一旦出现问题，往往要回去重新找出设计思路。而且由于模仿原型发动机技术已经过时，由于提高性能的基本限制，很难采用更新的技术。

为了提高发动机性能，有时需要牺牲发动机结构强度储备和安全寿命储备，影响发动机可靠性。昆仑发动机的强度和寿命是严格按照国家军用标准的要求设计的。

低周疲劳寿命试验是以两倍的指标进行的，这使得发动机寿命比目前的型号长得多，大大提高了其性能。昆仑发动机各参建单位在指标要求严格、试验设备缺乏、开发资金紧张等不利条件下，历经艰辛、顽强拼搏，历时10余年，先后克服了高低压压气机功不匹配、高压涡轮叶片断裂、振动、高空大M喘振停机、高空小米速关断、补燃停机等几十大难题。空中的地面试验和飞行试验的数百次故障得到消除，空中的地面评估试验和飞行试验在空陆军后按照研制任务书、型号规格和附加试验要求的规定全面完成，实现了设计定型，满足了装备中国空陆军的条件。

在整个开发过程中，完成了603个零件的测试，测试时间长达数万小时，整机测试时间长达数千小时，并进行了大量的空飞行中测试。试验项目多、范围广、难度大，在国内航空空发动机发展史上是在空之前。昆仑发动机在继承成熟技术的基础上，采用了定向凝固、无余量精密铸造、复合冷却空芯涡轮叶片技术等近40项新技术、新材料、新工艺，在世界先进发动机中得到应用。这些技术的应用有效地提高了涡轮前的温度，并在国内同材料水平上大大增加了发动机的推力。

同时，昆仑发动机还采用环形燃烧室、先进的陶瓷涂层、数字化防喘振系统和状态监测技术，有效提高了发动机的工作稳定性和可靠性，单位推力和单位迎风面积接近80年代中期世界先进水平。针对不同需求进行改进改造的实践证明，aero 空发动机的改进改造具有投资少、风险小、开发周期短的特点，能够快速满足客户需求，使制造商在市场竞争中占据有利地位。

西方四大发动机制造商都采用这种方法开发aero 空发动机。这种方法在我国昆仑发动机的研制中得到了应用，并进行了多次改进。

“昆仑”一号是原型机的1号改装机，性能和原型机一样。为了满足飞机的要求，制造了外壳、附件和管道。