本月,33辆汽车将启动101辆Indianapolis 500电机比赛。虽然每个人都会体育出不同的配色方案,但他们都会分享一些共同点。每辆车都配有涡轮增压器,以提高发动机性能。

涡轮增压器已经在赛车上使用了几十年。它们也通常用于重型卡车,以提高运行效率,并用于跑车,以增加额外的动力。

但是,涡轮增压器开始出现在更普通的乘用车的引擎盖下。这是因为这些设备是一种提高燃料效率的划算方法。涡轮增压可以帮助四缸发动机产生与更大的V-6发动机相同的功率。

这是引擎小型化趋势的一部分。汽车工程师渴望利用涡轮技术的优势来提高燃料效率和减少排放。

涡轮增压器是由废气驱动的离心式压缩机。它们通过迫使额外的空气进入内燃机来提高效率。

配备涡轮增压发动机的乘用车仅占2010年市场的8%,但该数字一直在稳步上升。事实上,到2020年,LMC汽车预测,超过三分之一的轻型车辆将包含涡轮增压器。

IBISWorld表示,现行的燃油效率法规推动了这一需求。这家市场研究公司声称,从现在到2022年,涡轮发动机的年增长率将达到3%。

这对博格华纳(BorgWarner)、大陆(Continental)和霍尼韦尔(Honeywell)等一级供应商来说是个好消息,它们生产的涡轮增压器占全球多数。另一家希望从北美市场不断增长的涡轮增压器需求中获利的供应商是三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries Ltd.)。该公司最近在美国的富兰克林市开设了一家新的组装厂。

“随着排放法规继续收紧,像美国这样的成熟汽车市场......正在转向涡轮增压器来帮助提供更清洁的运输,”霍尼韦尔运输系统总裁兼首席执行官Olivier Rabiller说。“这是创造我们称之为涡轮增压的黄金时代。

Rabiller称:“涡轮增压技术可以将汽油和柴油发动机的排放和燃油经济性提高20%至40%,有助于汽车制造商在不牺牲性能的情况下达到更严格的全球排放标准。”

“在北美,预计更多的发动机缩小规模,”加勒比尔。“电流平均发动机尺寸为3.0升六缸。由于该地区继续从较大自然吸气的发动机转向较小的涡轮增压,[我们的工程师]努力提供更多的双涡旋涡轮技术支持,从四缸排气轮廓中提取更多的能量。“

工程师正在尝试采用先进的材料,可以承受更高的排气温度并减轻重量,例如铝化钛和高强度塑料如尼龙。它们还改变了涡轮机轮廓的流入角度和速度。

未来的涡轮增压器系统还必须克服新的排放限制,这些限制可能会阻止发动机使用扫气(通过调整发动机气门正时来提高低端扭矩的策略)。

根据Hiroshi Ataka的说法,IHS Markit日本部件预测和分析经理的目标是开发新型涡轮增压器,可以提高空气动力学效率,减少热损失和减少摩擦。

[最近,对更小的涡轮机和压缩机的需求越来越大,以最小化所谓的涡轮滞后(响应的延迟),“Ataka说。“这是因为来自小位移的废气功率,缩小发动机的排量引擎小于更大的位移发动机。

“更小的涡轮机和压缩机也需要更耐用,以承受比以前更高的转速,”Ataka指出。最新的趋势是铝压缩机、电动增压器和可变几何涡轮增压器。”

今年早些时候,博格华纳(BorgWarner)推出了一系列可用于汽油动力汽车的可变涡轮几何形状涡轮增压器。它们的特点是一个电动执行器,控制涡轮上游的压力,迅速和精确地调整导叶,几乎瞬时加速和最佳的功率输出。专利的s型导叶调节涡轮输出,提高热力学和发动机响应。