1、可變增壓渦輪葉片幾何技術(shù)
當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時,由于排氣的流量較小,不容易推動渦輪葉片。這時可變渦輪幾何系統(tǒng)中裝在和渦輪葉片平行位置并且圍繞它的那幾片可變導(dǎo)流板的角度就會變小(如左圖)。這樣可以使氣流通過的空間縮小,加大流速,更容易推動葉片。
在轉(zhuǎn)速高的時候 氣體流量充足,這個時候可變導(dǎo)流板的角度會變大(如右圖),讓渦輪獲得最大增壓值。
有了可變渦輪葉片幾何技術(shù),便能在較低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下達到更高的渦輪速度。汽缸增壓有明顯的改善,功率及扭力方面相應(yīng)也有明顯的提升,在較低轉(zhuǎn)速時可達到最大扭力,并可維持在一個較廣的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。
2、渦輪增壓中冷技術(shù)
渦輪增壓可以提高空氣的密度,空氣密度的提高必然會使空氣溫度也同時增高,這如同給輪胎打氣時泵會發(fā)熱一樣。發(fā)動機渦輪增壓器的出風(fēng)口溫度也會隨著壓力增大而升高,溫度提高反過來會限制空氣密度的提高,要進一步提高空氣密度就要降低增壓空氣的溫度。據(jù)實驗顯示,在相同的空燃比條件下,增壓空氣溫度每下降10攝氏度,柴油機功率能提高3%-5%,還能降低排放中的氮氧化合物(NOx),改善發(fā)動機的低速性能。因此,也就產(chǎn)生了中間冷卻技術(shù)。
柴油機中間冷卻技術(shù)的類型分兩種,一種是利用柴油機的循環(huán)冷卻水對中冷器進行冷卻,另一種是利用散熱器冷卻,也就是用外界空氣冷卻。當(dāng)利用冷卻水冷卻時,需要添置一個獨立循環(huán)水的輔助系統(tǒng)才能達到較好的冷卻效果,這種方式成本較高而且機構(gòu)復(fù)雜。因此,汽車柴油機大都采用空氣冷卻式中冷器。
空氣冷卻式中冷器利用管道將壓縮空氣通到一個散熱器中,利用風(fēng)扇提供的冷卻空氣強行冷卻。空氣冷卻式中冷器可以安裝在發(fā)動機水箱的前面、旁邊或者另外安裝在一個獨立的位置上,它的波形鋁制散熱片和管道與發(fā)動機水箱結(jié)構(gòu)相似,熱傳導(dǎo)效率高,可將增壓空氣的溫度冷卻到50至60攝氏度。
中間冷卻技術(shù)不是一項簡單的技術(shù),過熱無效果白費工夫,過冷在進氣管中形成冷凝水會弄巧成拙。因此要將中冷器和渦輪增壓器進行精確的匹配,使得壓縮空氣達到要求的冷卻溫度。
3、雙渦輪增壓技術(shù)
在討論雙渦輪增壓技術(shù)前,我們先了解一個渦輪增壓遇到的不利現(xiàn)象“遲滯現(xiàn)象”。
當(dāng)駕駛員踩油門踏板,發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。由于渦輪機和壓縮機有慣性,不能及時跟上這個速度的變化,這個現(xiàn)象稱為“遲滯現(xiàn)象”。“遲滯現(xiàn)象”使發(fā)動機延遲增加或減少輸出功率。這樣如果你越急加速,就會感覺發(fā)動機越使不上勁。
使用雙渦輪增壓,就是采用2個相互獨立的渦輪增壓器的增壓系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動機在2個渦輪增壓器的共同作用時,進氣效率大幅提升,增壓效果更加顯著,動力性得到很大提升。
另一方面,在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時,只有一個低速渦輪工作,這時較少的排氣即可驅(qū)動這只渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進氣壓力,當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升以后,高速渦輪工作繼續(xù)進入高增壓值的狀態(tài),提供一個連貫的強勁動力。
這樣雙渦輪增壓技術(shù)在提高發(fā)動機動力性的同時,可以改善渦輪增壓的“遲滯現(xiàn)象”。
但是,雙渦輪增壓發(fā)動機并不能完全消除“渦輪遲滯”現(xiàn)象,畢竟,渦輪增壓器葉輪的慣性作用依然存在。在實際使用中,雙渦輪增壓發(fā)動機通常都裝備在直列6缸或V型等排量較大的發(fā)動機上。
4、渦輪增壓 機械增壓技術(shù)
由于渦輪增壓系統(tǒng)和機械增壓系統(tǒng)分別擁有各自的優(yōu)勢和劣勢,因此,由渦輪增壓器和機械增壓器共同組成的雙增壓系統(tǒng)發(fā)動機同時具備了渦輪增壓系統(tǒng)和機械增壓系統(tǒng)的雙重技術(shù)優(yōu)勢,并且使整合在一起的這兩種不同型式的增壓系統(tǒng)實現(xiàn)了優(yōu)勢互補。
發(fā)動機在較低轉(zhuǎn)速下運行時,由機械增壓器提供絕大部分的增壓壓力,發(fā)動機輸出功率的增加主要來自于機械增壓系統(tǒng),此時渦輪增壓器由于“渦輪遲滯”增壓效果并不明顯。待發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升到1 500 r/min左右時,渦輪增壓器的增壓效果開始增強,并與機械增壓器共同為發(fā)動機功率的增加提供所需的增壓壓力。隨著轉(zhuǎn)速的不斷提高,渦輪增壓器的增壓效果也在不斷增強,與此同時,機械增壓器的增壓效果開始逐漸減弱。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過3 000 -4000r/min時,由渦輪增壓器提供全部的增壓壓力,發(fā)動機輸出功率的增加全部來自于渦輪增壓系統(tǒng),此時機械增壓器已經(jīng)停止工作,以防止消耗發(fā)動機功率。
應(yīng)該說,雙增壓系統(tǒng)發(fā)動機很好地解決了機械增壓系統(tǒng)燃油經(jīng)濟性較差和渦輪增壓系統(tǒng)在低轉(zhuǎn)速時容易產(chǎn)生“渦輪遲滯”現(xiàn)象的問題,但是,由于雙增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易與發(fā)動機匹配,對于發(fā)動機零部件的制造要求也較高,因此,目前只在個別車型上實現(xiàn)了應(yīng)用。
