2024年10月11日 星期五

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可变截面涡轮,这一听起来“高大上”的车用技术,结构与原理却能简单到让人“秒懂”。

可变截面涡轮是应用于涡轮废气端的技术,用于提升涡轮响应性,扩大发动机高效工作区间。

涡轮受发动机排出的废气驱动,为发动机的进气加压,起到加大发动机排量的作用,其性能受发动机的废气量影响严重,而废气量则随着发动机转速与负荷变化(可简单理解为油门大小),因此就需要随时与发动机废气量相配的涡轮,充分利用废气惯性。

而这其中较为重要的指标为排气侧的A/R值,A为废气侧入口处最窄的横截面积,R则为涡轮轴承中心到涡轮壳体或进气口横截面积中心点的距离。各位可以将A/R值粗略理解为涡轮可承受的最大流量。

A/R值大,则需要大流量废气推动涡轮,充分利用发动机的高效区间,但需要发动机转速与负载有较高基础,因此存在涡轮迟滞问题。

A/R值小,则小流量废气即可达到涡轮流量峰值,提高涡轮响应性,但在高转速及负载情况下,发动机排气速度则会下降,造成排气不畅,导致动力下降。

被改变的A/R值

而可变截面涡轮中的截面,即为A/R值中的“A”。

通过在排气侧的涡轮周围增加一圈可以改变角度的导流叶片,即可改变废气侧入口处最窄的横截面积,此处面积的减小就如同出口被捏扁的水管一样,提高排气气流的流速,提升气流压强,降低A/R值,减小涡轮流量,加快涡轮的响应速度。

随着发动机及涡轮转速的提升,废气量会逐渐加大,此时需要叶片角度逐渐加大保证排气管路的通畅,提升A/R值,提高涡轮流量,防止因排气背压过大造成发动机动力下降的问题。

在老款车型中,可变截面涡轮的执行机构为真空阀,受发动机进气管路负压影响,随着压力增强提高叶片开度,逐渐增加排气入口侧的横截面积,如今则改为了电机驱动,可针对发动机具体工况改变叶片开度,充分利用废气能量。

结语

可变截面涡轮不仅能有效扩大发动机的最大工作区间,在注重热效率的混动发动机以及增程器上,也可充分提高燃油经济性并降低排放,在新能源转型的过渡时期,有着良好的发展前景。

(封面及文中图片来源网络 侵删)

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