压缩空气进气涡轮增压器系统的说明

涡轮增压器的说明和操作
涡轮增压器是通过增加氧质量来增加发动机功率输出的压缩机,从而使燃油进入发动机。双涡旋式涡轮增压器安装在排气歧管上或直接安装至缸盖。涡轮通过排气流产生的能量进行驱动。涡轮通过一条轴连接至压缩机,压缩机安装在发动机的进气系统中。离心压缩机叶片将进气压缩至大气压力以上,从而增加了进入发动机的空气密度。
涡轮增压器包括一个由发动机控制模块通过脉宽调制 (PWM) 电磁阀控制的废气阀门,用于控制增压压力。涡轮增压器旁通阀(压缩机再循环阀)由发动机控制模块进行控制,用于避免由于节气门突然关闭而造成压缩机喘振或损坏。旁通阀在节气门关闭的减速情况下打开,使空气再循环至涡轮增压器压缩机入口。在节气门全开指令期间,旁通阀关闭以优化涡轮增压响应。
涡轮增压器通过供油排油管连接至发动机加油系统。机油用于保持轴承系统功能,也用于带走涡轮增压器产生的部分热量。涡轮增压器内具有冷却系统电路,能够进一步降低运行温度,并在停机时被动耗散涡轮增压器的轴承壳热量。
排气泄压电磁阀
排气泄压阀打开和关闭涡轮盘侧的旁通通道。螺旋弹簧向关闭方向作用,同时膜片中的压力向打开方向作用。发动机控制模块向电磁阀发送脉宽调制信号,从而允许涡轮的压力穿过。当压力克服了弹簧力后,执行器杆开始移动,打开排气泄压阀到相应角度。发动机控制模块通过改变脉宽调制信号来改变排气泄压阀的开度,从而调节涡轮转速。
在低负载时,排气泄压阀关闭。然后,所有废气通过涡轮。在高负载时,废气量更大,使涡轮盘旋转更快。这就向发动机提供了更大的空气位移。
当空气位移变得如此之大,而无法只使用节气门控制每次燃烧的当前空气质量时,必须调节涡轮。这可通过打开排气泄压阀使一些废气通过排气泄压阀来实现。因此,该气体不会驱动涡轮,涡轮速度将被调节从而使涡轮空气位移正确。
当设置了某些 DTC 时,发动机控制模块将限制增压程度。发动机控制模块通过控制排气泄压阀执行器电磁阀并将占空比保持在 0% 来限制增压。这意味着在更大的发动机负载期间,发动机控制模块不会主动关闭排气泄压阀。此时系统限制为机械增压。机械增压意味着排气泄压阀仍会移动,但运动量由隔膜阀内的回位弹簧的机械特性、执行器的气动特性以及排气系统中废气流的物理特性所限制。
下图示出了涡轮增压器排气泄压阀关闭和打开的情况:

涡轮增压器排气泄压阀关闭

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(1) 占空比为 100% 时的涡轮增压器排气泄压阀执行器电磁阀
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(2) 压缩工具
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(3) 涡轮
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(4) 排气压力
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(5) 弹簧弹力
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(6) 涡轮增压器排气泄压阀膜片阀

涡轮增压器排气泄压阀打开

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(1) 占空比为 0% 时的涡轮增压器排气泄压阀执行器电磁阀
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(2) 压缩工具
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(3) 涡轮
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(4) 调节压力
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(5) 排气压力
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(6) 弹簧弹力
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(7) 涡轮增压器排气泄压阀膜片阀
排气泄压阀在怠速时完全关闭。所有排气能量通过涡轮。
正常工作期间,如果在发动机低速运转时要求节气门全开,则发动机控制模块以 100% 的占空比指令排气泄压电磁阀最大程度地减轻涡轮迟滞。发动机以中速及高速负载运行期间,发动机控制模块以 65–80% 的占空比指令电磁阀工作。
涡轮增压器旁通电磁阀(压缩机再循环阀)
涡轮增压器旁通阀用于避免涡轮在低流量和高压时超出压缩机喘振限制。这种情况会在发动机带负载运行,同时节气门突然关闭时发生。在这种情况下,流量几乎为零,同时压力非常高。这不仅会损坏涡轮增压器,而且还会产生噪声并减慢涡轮速度。
涡轮增压器旁通电磁阀安装在涡轮增压器压缩机壳体上。点火电压通过保险丝提供给电磁阀。发动机控制模块通过用一个被称为输出驱动器的固态装置使控制电路搭铁,从而指令打开电磁阀。指令打开电磁阀时,克服阀的弹簧张力,电磁阀打开,从而使增压压力在进气系统中循环。指令关闭电磁阀时,静止状态下电磁阀在弹簧作用下位于关闭位置,使增压进入进气歧管。

加速踏板压下

涡轮增压器旁通电磁阀关闭。安装在阀门中的回位弹簧力挤压阀锥,将阀座压入涡轮壳体中。指令关闭阀。

加速踏板释放

为了避免进气歧管中的压力峰值并使涡轮卸荷或超限,发动机控制模块将指令打开涡轮增压器旁通电磁阀。涡轮压力侧的压缩空气通过打开的阀门进入进气管。当压力下降时,涡轮速度可以保持相对较高,同时防止涡轮增压器超出压缩机喘振限制。
增压空气冷却器
涡轮增压器进气系统由空气 - 空气增压空气冷却器系统提供支持,该系统使用通过换热器吸入的新鲜空气来降低涡轮压缩机排出的热压缩空气的温度,然后再输送给发动机燃烧系统。进气温度可以降低达 100°C (180°F),从而提高性能。这是由于冷却器空气中氧气的密度加大所致,从而改善了燃烧状况。增压空气冷却器由需要使用专用高扭矩固定卡箍的柔性管件连接至涡轮增压器和节气门体上。在进行管道维修作业时,为了防止任何类型的空气泄漏,必须严格遵守紧固规格、清洁度和正确的卡箍定位,这至关重要。