Penjelasan terperinci mengenai turbocharger rentas keratan rentas VGT

Teknologi turbocharging rentas keratan rentas VGT adalah perkara biasa dalam enjin diesel, dan apakah peranan beberapa?

Dengan perkembangan teknologi, keperluan rakyat untuk enjin kereta menjadi semakin menuntut, bukan hanya untuk mempunyai kuasa yang kuat, tetapi juga mesti mempunyai kecekapan yang sangat tinggi dan pelepasan yang cukup bersih. Ini memerlukan enjin dalam pelbagai keadaan kerja boleh mencapai keadaan kerja yang paling berkesan, jadi ia mesti memenuhi enjin di bawah pelbagai keadaan operasi untuk permintaan pengambilan udara. Ini memerlukan komponen enjin menjadi 'pembolehubah ' untuk memenuhi syarat -syarat di bawah keadaan operasi yang berbeza. Sebagai contoh, kita sudah biasa dengan teknologi injap / lif variabel, teknologi manifold pengambilan variabel begitu. Kemudian dalam enjin diesel biasa VGT pembolehubah teknologi turbocharging rentas keratan, dan apakah peranan beberapa? Mari kita ketahui di bawah.

'Gas ekzos memacu turbin, dan turbin memacu pendesak untuk menekan udara, dengan demikian meningkatkan jumlah pengambilan '

Teknologi turbocharging adalah salah satu teknologi biasa di enjin, dan prinsipnya sebenarnya sangat mudah: Turbocharger bersamaan dengan pam udara yang didorong oleh gas ekzos yang dipancarkan oleh enjin. Dalam keseluruhan proses pembakaran enjin, kira -kira 1/3 tenaga masuk ke dalam sistem penyejukan, 1/3 tenaga digunakan untuk menolak crankshaft, dan 1/3 terakhir dilepaskan dengan gas ekzos. Ambil enjin 200 kW, contohnya, mengikut nisbah yang disebutkan di atas, ia akan mengambil kira -kira 70 kW kuasa dalam ekzos. Sebilangan besar kuasa ini dimakan dalam bentuk tenaga haba dengan gas ekzos suhu tinggi, dan tenaga kinetik gas ekzos itu sendiri mungkin hanya sepuluh kilowatt. Tetapi jangan meremehkan sepuluh kilowatt ini, untuk mengetahui bahawa kuasa kipas lantai rumah hanya kira -kira 60 watt! Dalam erti kata lain, walaupun sepuluh kilowatt cukup untuk memandu lebih daripada dua ratus peminat elektrik! Ia boleh dibayangkan bahawa kesan supercharging yang dibawa oleh turbin gas ekzos untuk memandu udara sangat mengagumkan.

'Teknologi Turbin Berkembar Selari BMW '

Walaupun tenaga ekzos enjin di bawah beban penuh sangat mengagumkan, apabila kelajuan enjin rendah, tenaga ekzos sangat kecil. Pada masa ini, Turbocharger tidak dapat mencapai kelajuan kerja kerana daya penggerak yang tidak mencukupi. Akibatnya, turbocharger tidak dapat memainkan peranan pada kelajuan rendah. Pada masa ini, prestasi kuasa enjin turbocharged lebih kurang daripada enjin yang disedut secara semulajadi dengan anjakan yang sama, yang sering kita panggil fenomena 'turbo lag '.

'Turbin saiz kecil enjin Volkswagen 1.4tsi mempunyai inersia bermula '

Untuk enjin turbocharged tradisional, satu cara untuk menyelesaikan fenomena histeresis turbin adalah menggunakan turbin ringan bersaiz kecil. Pertama sekali, turbin kecil mempunyai momen kecil inersia, jadi turbin dapat mencapai kelajuan kerja yang terbaik pada kelajuan enjin yang rendah, dengan demikian meningkatkan fenomena histeresis turbin. Walau bagaimanapun, penggunaan turbin kecil juga mempunyai kelemahannya: apabila enjin berada pada kelajuan tinggi, turbin kecil akan meningkatkan rintangan ekzos (tekanan belakang ekzos) disebabkan oleh bahagian silang ekzos kecil, jadi kuasa maksimum dan tork maksimum enjin akan terjejas pada tahap tertentu. Untuk turbin yang besar dengan tekanan belakang kecil, walaupun ia boleh mempunyai kesan supercharging yang sangat baik pada kelajuan tinggi dan enjin akan mempunyai prestasi kuasa yang lebih kuat, turbin lebih sukar untuk memandu pada kelajuan rendah, jadi histeresis turbin akan menjadi lebih jelas.

'Porsche telah menggunakan teknologi Turbin Seksyen Variabel untuk enjin petrol '

Untuk menyelesaikan percanggahan ini dan memastikan kesan supercharging yang baik dari enjin turbocharged pada kelajuan tinggi dan rendah, geometri berubah -ubah Teknologi turbocharging turbocharger (VGT) atau VNT berubah-ubah. Dalam bidang enjin diesel, teknologi pembolehubah VGT turbocharging telah digunakan secara meluas. Oleh kerana suhu ekzos enjin petrol jauh lebih tinggi daripada enjin diesel, mencapai kira -kira 1000 ° C (kira -kira 400 ° C untuk enjin diesel), dan bahan perkakasan yang digunakan oleh VGT adalah sukar untuk menahan persekitaran suhu yang tinggi, jadi teknologi telah ditangguhkan dalam penggunaan enjin petrol. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, Borgwarner telah bergabung dengan Porsche untuk mengatasi masalah ini, menggunakan teknologi bahan penerbangan yang tahan panas untuk berjaya membangunkan enjin petrol pertama dengan turbocharger rentas keratan rentas, yang Porsche memanggil VTG (Turbin Turbin Geometri Variabel).

Menggunakan dua bahagian turbocharger VTG Variable, Porsche 911 Turbo memerah kuasa maksimum 368kW/6000rpm dan tork maksimum 650nm/1950-5000rpm menggunakan hanya anjakan 3.8L. Dalam mod supercharged, kuasa meningkat kepada 390kW dan tork maksimum meningkat kepada 700nm yang mengejutkan, sementara kuasa liter juga mencapai 102.6kW/L yang mengejutkan. Paling penting, enjin ini, dengan bantuan teknologi VTG, dapat mengekalkan output tork maksimum 650nm dari 1950-5000rpm, dan lag turbin hampir tidak dapat dilihat pada rpm rendah.

Dari sudut pandangan prinsip, tidak ada perbezaan penting antara teknologi VGT enjin diesel dan VTG Porsche, dan prinsip asas dan struktur adalah serupa. Di bawah ini, kita akan melihat prinsip kerja bahagian turbochargers seksyen yang berubah -ubah melalui teknologi Porsche VTG.

'Bilah merah di luar turbin dalam gambar adalah bilah panduan '

Bahagian teras teknologi VGT adalah bilah panduan dengan seksyen semasa eddy laras. Seperti yang dapat dilihat dari angka, bilah panduan dengan sudut yang dikawal oleh sistem elektronik ditambah ke luar turbin. Kedudukan relatif bilah panduan ditetapkan, tetapi sudut bilah dapat diselaraskan. Kawal aliran dan halaju gas yang mengalir melalui bilah turbin, dengan itu mengawal kelajuan turbin. Apabila tekanan ekzos enjin rendah pada kelajuan rendah, sudut pembukaan bilah panduan kecil.

'Turbin biasa tidak mempunyai struktur vane '

Menurut prinsip mekanik bendalir, pada masa ini, kadar aliran udara di salur masuk turbin akan dipercepatkan, dan tekanan pada turbin akan ditingkatkan, supaya turbin dapat lebih mudah diputar untuk berputar, supaya dapat mengurangkan fenomena turbin histeresis, dan meningkatkan masa tindak balas dan keupayaan pecutan enjin pada kelajuan rendah. Dengan peningkatan kelajuan dan tekanan ekzos, sudut pembukaan bilah secara beransur -ansur meningkat. Di bawah beban penuh, bilah tetap terbuka sepenuhnya, mengurangkan tekanan belakang ekzos, dan dengan itu mencapai kesan supercharging turbin besar umum. Di samping itu, sejak menukar sudut bilah dapat mengawal kelajuan turbin dengan berkesan, yang juga menyedari perlindungan beban turbin, jadi turbocharger menggunakan teknologi VGT tidak perlu menetapkan injap pelega tekanan ekzos.

Perlu ditegaskan bahawa bahagian turbocharger VGT Variable hanya dapat mengubah ciri-ciri turbin dengan mengubah kawasan pemotongan salib masuk ekzos, tetapi saiz turbin tidak akan berubah. Jika difahami dari nilai turbin A/R, prinsip turbin seksyen pembolehubah akan lebih intuitif.

'Terdapat juga pengeluar yang memanggil teknologi ini VNT, seperti Volvo dan Audi, yang pada dasarnya sama '

Nilai A/R adalah penunjuk penting dari turbocharger, yang digunakan untuk menyatakan ciri -ciri turbin, dan sering ditunjukkan dalam brosur jualan turbocharger di pasaran retrofit. A bermaksud rantau AERA, yang merujuk kepada kawasan keratan rentas sempit di salur masuk bahagian ekzos turbin (iaitu, 'keratan rentas ' dalam teknologi turbin rentas keratan yang berubah-ubah), dan R (jejari) bermaksud radius, nilai. Secara relatifnya, pendesak pemampat tidak banyak dipengaruhi oleh nilai A/R, tetapi nilai A/R sangat penting untuk turbin ekzos.

Pembukaan bilah panduan boleh menjejaskan halaju udara bilah turbin panduan. Pembukaan bilah panduan kecil pada kelajuan rendah (seperti yang ditunjukkan dalam gambar kiri atas), yang meningkatkan halaju udara; Pembukaan bilah panduan adalah besar pada kelajuan tinggi (seperti yang ditunjukkan dalam gambar kanan atas), dan tekanan ekzos negatif dikurangkan.

Apabila nilai A/R lebih kecil, ini bermakna kadar aliran gas ekzos melalui turbin lebih tinggi, yang secara berkesan dapat mengurangkan histeresis turbin, dan turbin dapat memperoleh supercharging yang lebih tinggi di rantau kelajuan yang lebih rendah, sementara enjin akan menghasilkan tekanan belakang ekzos yang lebih besar pada kelajuan tinggi, sehingga kekuatannya terhad pada kelajuan tinggi. Sebaliknya, apabila nilai A/R lebih besar, kelajuan tindak balas turbin lebih perlahan, dan histeresis turbin jelas pada kelajuan rendah. Walau bagaimanapun, pada kelajuan tinggi, turbin mempunyai tekanan belakang ekzos yang lebih kecil dan boleh menggunakan tenaga ekzos yang lebih baik, dengan itu memperoleh prestasi kuasa yang lebih kukuh.

Keratan rentas yang dicapai oleh teknologi VGT bermakna mengubah nilai A. Apabila sudut bilah kecil, kawasan salib salib masuk ekzos akan dikurangkan dengan sewajarnya, jadi nilai A akan berubah dengan sewajarnya, dan turbin kecil mempunyai ciri-ciri tindak balas yang cepat. Apabila sudut bilah meningkat, nilai A meningkat, dan nilai A/R meningkat, dengan itu memperoleh output kuasa yang lebih kukuh pada kelajuan tinggi. Ringkasnya, dengan mengubah sudut bilah, sistem VTG dapat mengubah nilai A/R turbin ekzos pada bila -bila masa, dengan itu dengan mengambil kira kelebihan turbin besar dan kecil.

Walaupun struktur dan prinsipnya sangat mudah, tetapi teknologi turbin seksyen pembolehubah VGT untuk kesan rangsangan sangat penting, dalam enjin diesel turbocharged arus perdana, teknologi ini telah digunakan secara meluas. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh batasan bahan perkakasan, teknologi ini baru sahaja bermula pada enjin petrol dengan suhu ekzos yang lebih tinggi, dan kerjasama antara Porsche dan Borgwarner boleh dikatakan telah mencipta duluan. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan teknologi bahan, teknologi ini akan lebih banyak digunakan dalam enjin petrol masa depan.