可變截面渦輪,這一聽起來“高大上”的車用技術,結構與原理卻能簡單到讓人“秒懂”。
可變截面渦輪是應用于渦輪廢氣端的技術,用于提升渦輪響應性,擴大發動機高效工作區間。
渦輪受發動機排出的廢氣驅動,為發動機的進氣加壓,起到加大發動機排量的作用,其性能受發動機的廢氣量影響嚴重,而廢氣量則隨著發動機轉速與負荷變化(可簡單理解為油門大?。?,因此就需要隨時與發動機廢氣量相配的渦輪,充分利用廢氣慣性。
而這其中較為重要的指標為排氣側的A/R值,A為廢氣側入口處最窄的橫截面積,R則為渦輪軸承中心到渦輪殼體或進氣口橫截面積中心點的距離。各位可以將A/R值粗略理解為渦輪可承受的最大流量。
A/R值大,則需要大流量廢氣推動渦輪,充分利用發動機的高效區間,但需要發動機轉速與負載有較高基礎,因此存在渦輪遲滯問題。
A/R值小,則小流量廢氣即可達到渦輪流量峰值,提高渦輪響應性,但在高轉速及負載情況下,發動機排氣速度則會下降,造成排氣不暢,導致動力下降。
被改變的A/R值
而可變截面渦輪中的截面,即為A/R值中的“A”。
通過在排氣側的渦輪周圍增加一圈可以改變角度的導流葉片,即可改變廢氣側入口處最窄的橫截面積,此處面積的減小就如同出口被捏扁的水管一樣,提高排氣氣流的流速,提升氣流壓強,降低A/R值,減小渦輪流量,加快渦輪的響應速度。
隨著發動機及渦輪轉速的提升,廢氣量會逐漸加大,此時需要葉片角度逐漸加大保證排氣管路的通暢,提升A/R值,提高渦輪流量,防止因排氣背壓過大造成發動機動力下降的問題。
在老款車型中,可變截面渦輪的執行機構為真空閥,受發動機進氣管路負壓影響,隨著壓力增強提高葉片開度,逐漸增加排氣入口側的橫截面積,如今則改為了電機驅動,可針對發動機具體工況改變葉片開度,充分利用廢氣能量。
結語
可變截面渦輪不僅能有效擴大發動機的最大工作區間,在注重熱效率的混動發動機以及增程器上,也可充分提高燃油經濟性并降低排放,在新能源轉型的過渡時期,有著良好的發展前景。
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