压缩空气进气涡轮增压器系统的说明

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(1) 涡轮增压器旁通电磁阀
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(2) 多功能进气传感器
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(3) 涡轮增压器排气泄压阀调节电磁阀
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(4) 涡轮增压器
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(5) 涡轮增压器旁通阀
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(6) 涡轮增压器排气泄压阀执行器
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(7) 发动机排气歧管
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(8) 歧管绝对压力(MAP)传感器
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(9) 真空罐(集成在进气歧管上)
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(10) 进气歧管
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(11) 节气门体
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(12) 进气(增压)压力和温度传感器
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(13) 增压空气冷却器
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(14) 发动机控制模块 (ECM)
涡轮增压器的说明与操作
涡轮增压器属于强制进气设备,用于增加内燃机的功率输出。通过使用废气作用力压缩进气,与具有相同排量的自然吸气发动机相比,涡轮增压发动机能够产生更高的功率和效率。双涡旋式涡轮增压器安装在排气歧管上,轻质涡轮由废气流产生的废气能量驱动。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。压缩机叶片将进气压缩至大气压力以上,从而大大增加了进入发动机的空气密度。
涡轮增压器带有一个由发动机控制模块 (ECM) 通过脉宽调制 (PWM) 电磁阀控制的排气泄压阀,用于调节压缩机的压力比。由发动机控制模块通过远程安装的电磁阀控制的集成涡轮增压器旁通阀,用于防止节气门从打开到突然关闭时,冲击和损坏压缩机。旁通阀在节气门关闭的减速情况下打开,使空气在涡轮增压器中进行再循环并维持压缩机转速。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管和排油管连接至发动机供油系统,合成油为出厂安装油。采用合成油是因为其具有低摩擦和高温性能。涡轮增压器中有一个冷却系统电路,利用发动机冷却液进一步降低工作温度。
涡轮增压器排气泄压电磁阀
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维持在 0% 来限制增压。这意味着在更大的发动机负荷期间,发动机控制模块不会主动打开排气泄压阀。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复位弹簧机的械特特性、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。
涡轮增压器排气泄压阀隔膜阀总成配有将阀门膜片连接至排气泄压阀的螺杆和螺母。该螺杆已调整至出厂规格,且不可调节。
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 (ECM) 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荷运行期间,发动机控制模块 (ECM) 以约 65% 的占空比指令电磁阀工作。
涡轮增压器旁通电磁阀
涡轮增压器旁通阀避免涡轮在低流量和高压时超出泵限制。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。发动机控制模块向电磁阀输出驱动器提供电压信号来调节打开或关闭阀门的位置。

加速踏板压下

旁通阀闭合。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。阀门关闭。

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,发动机控制模块将发送电压信号给旁通阀,然后该阀门将打开。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泵限制。
增压空气冷却器
涡轮增压器由空气-空气增压空气冷却器系统提供支持,该系统利用通过热量交换器吸入的新鲜空气降低强制通过进气系统的温度较高的压缩空气温度。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和正确的卡箍位置,这至关重要。