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1、一口逸锋在不考虑低速扭矩的情况下,废气涡轮增压非常适合于在适当的排气背压下获得高的比功率,而机械增压首先由于其具有良好的响应特性己应用于低转速场合。,勺行扮上接汽车与配件 么刀科复合增压装里的运行状况在不考虑低速扭矩的情况下,废气涡轮增压非常适合于在适当的排气背压下获得高的比功率,而机械增压首先由于其具有 良好的响应特性已应用于低转速场合。若废气涡轮增压附加机械增压作为辅助,就能将两者的优点结合起来,彼此相互取长补短,其基本原理已众所周知,图是这种复合增压系统的工作原理示意图。为了使机械增压器能够接 合 和 脱开,在冷却水泵模块 中集成了一个电磁离合器。机械增压器由曲轴通过皮 带 传 动,在低
2、 转速 范围内,当需要辅助废气涡轮增压器时就接合运转,而在高转速工况下废气涡轮增压器能够独立提供足够的增压压力,因 而此时空气调节 阀打开,机 械 增压 器脱开停止运转。如图所示,在稳态运转的情况下,只有在以下的高负荷范围内才需要机械增压器运转工作。因为在此运转范围内,根据所选择的挡位不同,废气涡轮增压器总是有所延迟才能达到其额定的增压压力,需要机械增压器较长时间地接入工作,但最迟当发动机转速达到时就脱开停止工作,而与此同时废气涡轮增压器就开始从助力运转状态逐渐动态过渡到全负荷运转,并单独提供所需要的增压压力。在该转速时,机械增压器在速比下达到其最高转速。由于采用了这两种增压方法的组合,废气涡
3、轮的流通能力可以设计得较大,从而降低发动机的排气背压。但是,另一方面还应兼顾到尽可能使机械增压器的接合频率低一些,接合运转持续时间短一些,以免增加其增压运行所消耗的传动功率而使燃油耗提高得太多。除此之外,还必须确保在稳态和动态运转时发动机扭矩特性曲线的连续。稳态全负荷时的最大增压比大约为,出现在发动机转速时,此时废气涡轮增压器和机械增压器处在大约相同的压比下运转图。而与之相比,无机械增压辅助的涡轮增压汽油机在该运转工况下所能达到的增压压比就要小得多。由于有机械增压的辅助,在低转速范围内进气空气流量大大提高,废气涡轮也就能够获得较多的废气能量,因而有助于提高废气涡轮增压器压气机的工作能力,这样就
4、能够尽早地打开旁通道减轻机械增压器的负荷,因此机械增压器的运行范围只局限于万有特性曲线场中很小的范围内,并且在大多数情况下功率消耗是很少的。废气涡轮增压器是 这样汽车与配件 技术与市场尸一片加一勺心份设计的,使其在发动机低转速范围内的全负荷运行线靠近压气机 的喘振线图,此时压气机已经具有较高的效率,并有助于废气涡轮增压器获得顺畅的加速性能,而在泊以下的发动机转速范围内,废气涡轮增压器和机械增压器的总增压比能使前者的压气机远离喘振线。单级涡轮增压因其压气机运行范围有限而不适合于力争要达到的全负荷目标值,但 由于有了机械增压器的辅助,因此就能够将涡轮增压器设计得在标定功率时具有高的效率,从而使其增
5、压压力和排气背压水平都较低,并使涡轮增压器具有幅度较大的海拔高度储备。图示 出的是在发动机试验台上模拟转速升高时所测得的瞬态扭矩提升曲线,这大约相当于在汽车挂第挡时的全负荷加速过程。在没有机械增压器辅助而由废气涡轮增压器单级增压的情况下,大约在以后进气管中才能建立起规定的压力,而扭矩目标值在大约以后才能达到。除了增压压力建立迟缓之外,由于废气涡轮增压器动力学方面的原因所导致的扭矩提升的不连续性,使驾驶员感觉到很不舒服。在与机械增压器共同工作的情况 下,这种运行特性基本上得到了改变。一旦机械增压器接入工作,就有助于进气管压力的提升,因而扭矩特性曲线提升的梯度也要比在废气涡轮增压器单级增压时陡得多
6、,而且这样的提升梯度一直保持到进气管中达到规定的压力为止,并且扭矩特性曲线的提升一直到达到目标扭矩为止都是连续的,因此这种增压发动机的运转在主观上感觉起来就好象是排量大得多的自然吸气发动机一样。一下技术与市场汽车与配件增压空气冷却增压 空气冷却器 与散热器和空调冷凝器组成模块式结构,充分利用了汽车正前方的空间。由于采用了高效率的增压空气冷却器,增压空气从废气涡轮增压器压气机一直到节气 门这一段路程上被冷却到只比环境温度高,这样就能够将进气温度作为基本设计参数,因此发动机能够在宽广 的万有特性 曲线场范围内以燃油耗最佳的点火正时运转。由于将扭矩特性曲线设计得从起就达到最大值,并选择了附表中所示的
7、变速器速比,因此能够在获得非常突出的燃油耗的同时具有优良的动力性。图上给出了该机型搭载于大众高尔夫轿车在标准欧洲行驶循环中 挡和 挡的换挡加速性一及其燃油耗。从图中可以清楚地看到,与排量较大的发动机相比,一汽油机在具有最佳加速性的同时,仅的燃油耗也是最低的,而且与其它竞争机型相比,功率为的丁引汽油机的燃油耗已成为轿车汽油机发展中的里程碑图。瀚烧过程一下引汽油机缸径为,行程为,具有一个十分紧凑的燃烧室,在气缸盖一侧呈屋顶形,火花塞中央布置,活塞顶上有一个浅而宽大的凹坑。这种燃烧室的基本几何形状具有最佳的抗爆性,即使增压压力高达也能采用的压缩比,从而能够获得超群的发动机性能指标平均有效压力升扭矩升
8、功率队一丁汽油机采用了在自然吸气汽油机上早已应用的充量运动滚流阀。该阀位于进气道下部,起作用的时候将进气道流通截面关闭,所产生的充量运动滚流强度适合于在发动机整个万有特性场范围内获得尽可能最佳的燃烧速度。从大约转速起滚流阀完全打开,进气道获得全部的流通横截面,两个进气道都设计得都能够随着转速的升高不断的优化流动而得到高的气缸充气量来实现的目标功率。在一丁汽油机上,为了加热催化转化器,采用了两次喷油策略,即在进气行程期间的第一次较早的喷油和在点火上止点前大约“曲轴转角 的第二次较晚的喷油。为了能够在确保发动机具有良好的运转平稳性的情况下获得尽可能大的废气热流所必需的极其晚的点火角,精确地确定空气
9、运动参数、活塞顶燃烧室凹坑几何形状和高压喷油器油束 汽车与配件 技术勺市场户 尸下吻以刀一一卜阿形状是十分重要的图。为此在发动机均质运行时对活塞顶燃烧室凹坑设计提出了彼此相互矛盾的要求为了减少全负荷时活塞的热侵入和避免形成日温床而要求活塞顶面积尽可能小,从而导致有许多计算的活塞顶几何形状。根据计算流体动力学模拟结果,从中挑选出了几种最有希望的方案,并在发动机试验台架上进行相互比较,这样就能够大大减少燃烧过程开发中发动机试验的工作量。在一下汽油机上第一次采用了具有 个喷孔的多孔式喷油器 图。与引汽油机一样,该喷油器布置在进气道与气缸盖密封平面之间的进气道一侧。这种 孔高压喷油器的单个油束几乎可以
10、自由选择布置形式,能够形成不同于传统旋流式喷油器的燃油束结构形状,特别是避免了进气行程期间早期喷油沾湿已打开的进气门,有利于获得更好的空气一燃油混合气均质化,从而减少日排放和循环波动。用大众公司自制的压力罐拍摄的雾化油束照片图可以清楚地看出,无论是在侧视图还是正视图上,这种 孔高压喷油器形成的是单个油束。由于喷孔的独特的几何形状,成功地减小了油束的贯穿度,能够有效地避免燃油沾湿燃烧室表面,这特别有助于降低发动机冷态时的原始排放。此外,图示出了应用激光感应荧光测试技术拍摄到的在加热催化转化器条件下在燃油束激光截面 距离喷油器顶端处上液态和汽态燃油的分布状况,可以清楚地看出在 个分支油束中燃油的浓
11、度较高,而在整个油束的中间不断地进行着燃油一空气混合气的均质化。单个油束良好的局部均质化和合适的贯穿度的组合,为采用活塞顶壁面引导的第二次喷油进行催化转化器加热过程时发动机平稳运转并降低原始排放提供了前提条件。从怠速运转一直到升功率工况,形成了从最小到最大喷油量的非常大的跨度,为了使得在怠速运转时的最短喷油持续时间大于喷油器容许的最短喷油时间,并保证油束足够的雾化从而获得良好的混合气形成,要求以尸的喷油压力喷射。为了在全负荷条件下获得较低的排放和燃油耗,一方面喷油不能太早,以便保持喷到活塞顶上的油量尽可能少,另一方面又必须从喷油结束到燃烧开始为混合气准备留有足够的时间,因而特别是在高转速工况下喷油持续期在时间上受到限制,因此通过将喷油压力提高到来达到。由于采用了上述所介绍的这些措施,从而获得了图所示的燃油耗特性曲线场,在宽广的范围内具有非常低的比油耗值,其中燃油耗的最佳点为爪处于相当突出的水平。图中示出的公路行驶部分负荷曲线表明,即使在汽车高速行驶工况下发动机仍工作在比油耗极低的运转工况点上。未完待续,一技术与市场汽车与配件
