如何对柴油机涡轮增压器进行多级干预
涡轮增压器的基本原理和安装位置;
我们来看看涡轮增压器的安装位置。下图是单涡轮增压器系统的示意图。涡轮增压器通常安装在空气滤清器的后面和节气门的前面。
实际上,涡轮增压器可以看作是在普通的自然吸气发动机上增加了一套鼓风机。鼓风机的动力源是发动机废气。只要发动机在运转,排气就会带动涡轮的叶轮转动,叶轮就会带动同轴的涡轮。涡轮转动后,会像风扇一样不断地把空气吹入进气歧管。
很多人都看过下面这张图,这也是很多人被误导的源头。下图是发动机的外特性曲线。需要注意的是,发动机的这种外特性曲线是在节气门全开时测量的。在这种状态下,发动机的扭矩曲线,也就是下面绿色的部分,可以达到这种状态。其实日常使用中如果开得很轻,根本达不到这个扭矩输出。
涡轮增压通常有两种工作状态:
涡轮机负压:
随着发动机的运转,发动机的活塞开始往复运动,不断地将空气吸入气缸,通过排气管排出。此时,进气歧管产生负压吸力。因为涡轮的动力是由发动机的废气驱动的,所以当发动机低速运转时,排气量太小,涡轮的转速比较低,涡轮产生的压力远远小于进气歧管吸入的空气量。此时涡轮虽然旋转,但是转速不够,进气歧管处于负压状态,只相当于自然吸气发动机,所以涡轮根本不工作。
涡轮正压:
当发动机转速增加时,发动机排气推动涡轮高速旋转。理论上,当涡轮达到一定转速时,涡轮产生的压力与进气歧管压力之间形成一个临界值。从这个临界转速开始,涡轮产生的正压超过了活塞自然吸入的压力,这就是所谓的“干扰”。当然,以上只是一个理论值。事实上,单纯依靠发动机转速是无法控制涡轮正压的,否则发动机的动力输出将难以控制,油耗也会激增。
进气减压阀、排气减压阀和中冷器
进气口和泄压阀:
为了控制涡轮增压器的正压转速,工程师们设计了“进口减压阀”。进气减压阀的功能是从进气歧管排出空气,从而降低进气歧管的压力。也就是说,虽然涡轮增压器还在高速旋转,但是它产生的正压会通过管道,也就是内部的泄压阀,排到涡轮增压器的前面。即使涡轮高速旋转,压力也是正的。当然也有一些大排量的涡轮增压器,用的是泄压阀。一般气体排放到大气中,此时会发出嗅闻声。
另外,在减速和收油时,发动机的进气和泄压阀也要打开。这是因为减速时,节气门关闭,高压空气必须及时排出,否则会冲击涡轮叶片。
排气泄压阀:
发动机高速运转时,废气充足,会促进涡轮高速旋转。如果排气压力得不到控制,会导致缸内压力过大,发动机爆缸。排气阀打开后,发动机废气会绕过我,直接通过。中间涡轮的功率。你可能会对范·迪塞尔在《速度与激情8》中拔出的烟斗感兴趣。事实上,他拉了排气减压阀的控制阀。管子拔掉后,相当于排气泄压阀完全关闭,于是他那辆破破烂烂的老爷车就像伟哥一样加速,直到爆炸。。
中间冷却器:
因为涡轮最高转速可达20万转,温度可达900℃以上,这样高的温度会导致发动机进气温度升高,空气密度降低,从而降低有效风量,影响进气效率。所以进气温度必须冷却,也就是用中冷器来冷却空气。
涡轮增压器不可能一直处于正压状态。
涡轮增压发动机也是电喷发动机。其基本燃烧原理是通过空气流量传感器、空气温度传感器、氧气传感器检测进排气中的氧气含量,从而实现对发动机的闭环控制。所以理论上,只要发动机进气量增加,油耗必然增加。所以为了降低油耗,必须控制进气,不能让进气歧管不必要地处于正压状态。也就是说,除了发动机刚启动的时候,不能因为短缺而处于正压。即使发动机转速提高,排气量充足,也要控制进气量,降低油耗。
控制逻辑也比较简单。一般来说,进气和减压阀是由节气门开度和车速控制的。当ECU判断当前动力需求不需要增压时,进气减压阀常开,涡轮后端的高压气体会排到涡轮前端。当ECU判断需要增压时,进气减压阀关闭。此时涡轮后端压力增加,进气量增加。也就是说,只有当ECU判断有动力需求时,涡轮增压器才处于进气歧管正压状态。
对于小排量涡轮增压发动机,往往采用惯性小的涡轮,这样涡轮更容易被推动。如果每天轻轻打开,虽然涡轮转速很高,但ECU检测到动力需求不大,进气减压阀会处于常开状态。当油门加速时,ECU判断加速需求过大,会控制减压阀关闭,进气压力迅速上升,缸内喷出巨量空气。
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