高增壓汽油機(jī)可變截面壓縮技術(shù)

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高增壓汽油機(jī)可變截面壓縮技術(shù)

汽油機(jī)小型化與渦輪增壓技術(shù)的結(jié)合是未來(lái)乘用車(chē)滿足CO2等排放限制的關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)排量的減小會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的減小，這就需要一套機(jī)械增壓系統(tǒng)以滿足功率的需求。帶有單級(jí)渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械增壓在滿足額定功率需求與低扭矩需求上做了折中，這直接影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。目前，在汽油機(jī)上應(yīng)用了帶有排氣泄壓閥旁路的渦輪增壓器。在渦輪增壓技術(shù)應(yīng)用到量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，提出了可變截面渦輪增壓（VGT），加上排氣泄壓閥旁路能夠使渦輪的功率在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)控制在最高效處，同時(shí)能夠在減小渦輪尺寸的情況下驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下，以實(shí)現(xiàn)大扭矩的輸出。

為了滿足高額定功率和低扭矩輸出的要求，提出了復(fù)雜的二階增壓系統(tǒng)。這套系統(tǒng)由兩個(gè)不同尺寸的渦輪增壓器組成，其中一個(gè)增加器的設(shè)計(jì)是為了在低質(zhì)量流通率下傳遞高增壓壓力，另一個(gè)較大的增壓器用于隨著質(zhì)量流通率增加時(shí)傳遞增壓壓力。二階渦輪增壓系統(tǒng)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，避免使用二階系統(tǒng)的方法是通過(guò)可變截面的壓縮機(jī)改變壓縮機(jī)的運(yùn)行Map圖?？勺兊倪M(jìn)口導(dǎo)葉改變了壓縮機(jī)，Map圖的邊界，通過(guò)正向的提前旋轉(zhuǎn)來(lái)減小質(zhì)量流通率，因此可以在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下提高增壓壓力。提高入口葉輪的預(yù)旋轉(zhuǎn)將會(huì)導(dǎo)致相對(duì)速度的減小，進(jìn)而增加葉輪的相對(duì)入流角度。而影響壓縮機(jī)Map圖特征的方法是減小其Map圖的入口域。所謂的可調(diào)節(jié)壓縮機(jī)，一是通過(guò)一個(gè)可以自由調(diào)整的設(shè)備調(diào)節(jié)葉輪的入口來(lái)減小流通域；二是可以增加入流角，只是通過(guò)增加軸向速度、減小圓周速度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

與VGT技術(shù)相結(jié)合的可變截面壓縮技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高的壓縮比上具有更高的潛能，擴(kuò)寬了質(zhì)量流通的范圍，因此能夠滿足高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。

Fabian Herbst et al. SAE 2013-01-1605.

編譯：張冬冬