单涡轮双涡管增压原理解析=1时下涡轮增压发动机非常火热,拥有比同排量自然吸气发动机更强劲的动力, 受到不少人的青睐而涡轮增压器作为其核心部分也在不断的升级进化,如时 下的一些发动上装备了单涡轮双涡管增压器单涡轮双涡管和普通的涡轮增压 原理会有什么不同?对发动机的性能又有怎样的影响?下面我们来解析一下•单涡轮双涡管增压器结构单涡轮双涡管增压器结构跟普通的涡轮增压器大同小异,可以简单理解为 在普通涡轮的废气入口处增多了一条废气通道,不同的是涡轮是由两个通道的 废气驱动循环空气减压阀排气至催排至蟾压壁_L 蝇冷却液•废气涡轮增压器的增压方式?废气涡轮增压器对发动机进气增压主要有两种方式,即定压增压和脉冲增 压定压增压是指排气管道涡轮前的压力几乎是恒定不变的,尽管各个气缸是 交替排气的,但由于脉冲叠加和排气管的稳压作用,涡轮入口处的压力几乎是 不变的脉冲增压,是通过各个气缸不同时刻地排出废气而形成脉冲,涡轮前的压 力是发生变化的,压力波以脉冲的方式驱动涡轮脉冲增压可实现涡轮增压器 的快速响应特性(特别是在转速较低时),因为这个时候的脉冲最强,而在定 压增压模式下这时的涡轮前后压力差比较小•废气脉冲如何产生?我们知道,发动机气缸工作的四个行程中只有排气行程排出废气,那么涡 轮增压器废气通道前的压力只有在气缸的排气行程时是最大的。
在多缸发动机 中,由于各缸的排气时刻不同,因此在涡轮增压器废气通道前就会产生相应废 气脉冲如单缸发动机,理论上曲轴每转720°中就有180°用于排气下图用 了非常简化的方式展示了单缸发动机废气涡轮增压器前的压力情况单缸发动机中,涡轮前废气通 道压力示意图,涡帖前度气通道压力单缸发动机涡轮增压器前度气通道压力曲线匿].对:下出熟排%门打开使:上止点「排气门关闭「进%门打开◎:下止点,进气门关闭⑥:点火在四缸发动机工作中,由于曲轴旋转两圈后所有气缸均完成了各自的排气 循环,所以720°曲轴转角内产生了四个压力波,点火间隔每隔180°的曲轴转 角均匀分配在此过程中压力波相互叠加,某一气缸压力下降时,下一气缸压 力已经增大涡轮前犀气通道屈力1四51发动机涡轮增底罪前废气通道压力伉线图!气缸j■排气门打开w汽虹邱杓门打开 昼气m排气门打开•:气虹4排气门打开 \/wwvwvvw I ■费加后压力曲线图如上图所示,叠加的作用会使得最小压力与最大压力差明显减小,因此压 力波作用在涡轮上的脉冲也随之减小,进而导致废气涡轮增压器内的脉冲增压 减少•单涡轮双涡管增压器产生较大的脉冲增压在单涡轮双涡管发动机排气系统中,将排气管道分为两组,如四缸发动机 中将气缸1和4为一组,气缸2和3为一组,这样根据点火顺序,一个通道的 循环间隔360°的曲轴转角,所以即使在叠加的情况下也能产生较大的脉冲增 压,更好的利用废气动能。
气缸1和气缸*气缸2和气H3分别集 成在一个通道内,有利于形成排气脉部功汽门打开榔前废气通道压力活塞行程叠加后废陶通道的压力曲线图由于两个通遒的排气循环间隔36(r的曲轴转角r此时叠加 也可产生较大的压力差,更好的利用废气能量”当发动机负荷改变时,排气温度和压力的变化可以很快传递到涡轮机,并 由涡轮直接反映到压气机,从而使增压器较快响应发动机负荷的变化,这样就能较好地改善发动机的加速特性和扭矩特性(较低的转速就能产生较高的扭 矩)•单涡轮双涡管设计使发动机进排气效率更高上面提到将4缸发动机的气缸1和气缸4、气缸2和气缸3分别集成在一 个通道内,为什么要将气缸1和气缸4集合一起,而不是气缸1和气缸2集合 一起?其实这样做还有另外一个好处我们知道,四缸发动机的点火顺序为1-3-4-2,普通的涡轮增压器(单涡 轮单涡管)的排气歧管是将所有气缸的排气管集合到一起,将废气汇集后再去 推动涡轮的2000帽吊/ // / SWOrpmShort| Valve liftGran 料 Angle气门重唇排气压力较短的排气管连接到一起,由于排气谐振的影响,一£1的废气容 易箪到另一气缸中’从而导致废气残留最多而影响燃烧效率.这样有什么不好呢?当单个气缸工作时,产生的废气的脉冲谐振会影响其 他缸的排气效率。
如某一气缸工作时,有一段时间内气缸的进气门与排气门都 处于开启状态(气门重叠)如果点火间隔相邻的两个气缸排气管相通,在气 门重叠时,会导致废气流回前一气缸前一气缸进气量减少,那么在下个循环 的总功率就会下降而在单涡轮双涡管发动机排气系统中,将点火相邻两个气缸排气管道两两 分开(1和4 一组、2和3一组),这样当3缸完成做功进行排气时,1缸是进 入进气行程,由于1缸和3缸的排气管不相连,因此3缸的排气不会影响1缸的进气效果(其他同理),这样点火相邻的两个缸的进排气不受干涉影响,能 提高各个气缸的进排气量,从而有效提高发动机的效率•单涡轮双涡管增压发动机特性宝马N20发动机采用了单涡轮双涡管增压技术,在1250的低转速时就能达 到350Nm的峰值扭矩(高功率版),并能一直持续到4800转,几乎涵盖了日常 行车所要用到的转速范围采用单涡轮双涡管技术的宝马N20发动机,在上250转 时扭矩就身沥到最大,并一宜持续到4800转.扭矩曲线功率曲姓总结:单涡轮双涡管增压系统中,将发动机排气管道按点火时刻相邻的气 缸排气管道分成两组分别推动涡轮工作,具有更强的脉冲增压,而且排气更为 充分相对于普通的涡轮增压发动机,单涡轮双涡管发动机有效缓解低速时的 迟滞性,使得发动机峰值扭矩的爆发更早,燃油经济性更佳。