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柴油发动机双增压技术
柴油发动机双增压技术 2011年12月04日 来源： Erphi Electronic公司为欧宝1.9升柴油发动机成功研制了双增压可调节增压技术。采用这种增压技术之后，柴油发动机功率可提高42%，扭矩能提高27%。在宝马公司将535D型轿车大批量投放市场的同时，欧宝公司也向市场推出了其研制成功的双增压1.9升柴油发动机，尽管安装这种155kW柴油发动机的轿车数量还不太多。柴油发动机的双增压技术不但可以提高发动机的功率，还能使发动机在更大的转速范围内，更高效的中压工作中的有用外特性范围更广。尤其是在发动机低速运行时，通常的变气道增压器在这时往往会完全关闭气道而停止工作，而这种双增压技术中的两个小型增压器则因为其较小的惯性矩而可以快速启动，有着更好的启动动态性能和加速度动态性能。在增压压力相同的情况下，两个小型增压器有着更高的工作效率。因此欧宝1.9升双增压柴油发动机比大批量生产的Vectra 式Astra轿车发动机的功率增加了42%，输出扭矩增加了27%。这样，就可以使欧宝公司在没有V6和V8型柴油发动机的情况下也能进入大功率轿车市场。双增压技术的突出特点就是提高增压系统的工作效率。从长远效果看，双增压技术另一大特点就是节能。采用这种增压技术的发动机在功率相同的情况下，可节约25%的燃料。研制开发的针对性Erphi公司为欧宝公司研制这种双增压发动机时统一考虑了整个系统，从确定发动机变型零部件，发动机参数，增压空气量，增压压力，热动力参数，一直到气门关闭性能，调节算法语言直到性能模拟，作了一丝不苟、坚持不懈的努力。与传统的双增压方案不同，欧宝公司并非将两个增压器并联连接到发动机上，相反却将其串联连接到发动机上。当发动机以1800r/min的低转速工作时，高压增压器（HDTL）可单独为发动机提供新鲜空气。1800r/min的转速相对较低，几乎要求增压器在怠速下开始工作，而增压器工作效率最高时的工作转速需为2500r/min。在发动机满负荷、转速1800r/min时，废气调节节气门开启，直接经旁通阀为低压增压器（NDTL）输送空气，由NDTL完成预压缩的任务。 在发动机转速提高到大约为3000r/min时，进气道横截面积较小的HDTL也开始投入工作，此时废气调节节气门完全打开，预压缩旁通阀开启直接加入气缸燃烧室的通道。在这种情况下，只有大尺寸的NDTL进行增压。增压压力调节的关键部件是发动机与大增压器之间的废气调节节气门。它必须能灵活地调节进入两个增压器的废气量，防止它们因转速过高而损坏；而且它还必须具有较小的体积，以便于整个废气增压系统的安装。Erphi公司采用的是对称式的节气门，只需很小的力就可以操纵节气门灵活的开启与关闭。而且这种节气门口周边有环行密封，在排气温度较高时可以有所膨胀，决不会在关闭时出现漏气，从而影响小增压器的反应速度。巧妙的设计因为增压器的工作参数很难精确的测定，例如增压器的转速，所需的进气量等等都是非常难以测定的，所以对废气调节节气门的工作优化有着非常高的要求。在设计双增压系统时，两个增压器的大小也是非常有学问的事情，经验公式告诉我们：高压增压器的涡轮和压缩叶轮所提供的增压气流流量应为发动机排量的一半左右，以便在增压压力较低时增压器有很快的响应速度，与此相应的是，低压增压器的尺寸相对较大，它的工作时间也比较晚，且主要用于大功率时为发动机增压。如果把低压增压器的体积做得比较小，使它几乎可以在怠速时就开始工作，这样它就可以适用于在转速优化的发动机中工作，或者在Downsizing结构中使用，在这种情况下，低压增压器的尺寸也不能太大；并且需采用“Waste-Gate”作为过载保护，整个系统必须非常巧妙的设计才能完美的运行。市场前景和价格双增压技术的市场前景主要取决于两个因素：首先是大量的管道和附助元器件都需安装在空间狭小的发动机舱中；另一个是废气再循环技术，采用效率更高的废气再循环系统，这两个因素对增压器的价格和增压器的响应速度都有影响，而双增压系统中的小型高压增压器在这方面是很有优势的。两级调节的双增压系统的价格比一个增压器的单级增压变流量增压器系统要高出大约30%，但是双增压系统的效率则很高，两种系统相比较，在增压效率相同的情况下单级增压系统的价格更高，双增压系统具有非常高的性价比。(end)