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小身材大作用-发动机泄压阀的那些事

2020-09-25 07:55    艾森ECUballbet贝博(北京运营中心)

 

当一辆ballbet体育钱包车从身旁飞驰而过,我们时常会听到“嗡嗡……”的一段发动机加速声音后,又传来“呲……”的一声——这给人让人传递了冲劲十足的感觉。这声音是从那里传来的?为什么普通民用车,或者一些高性能跑车上都没有这样的声音(而一些普通的ballbet体育钱包车却有)?

    其实这种特有的“呲……”声是涡轮增压发动机的卸压阀在卸压时所发出的声音,可以说,所有的涡轮增压发动机都会产生这种声音,只不过对于日常民用车而言,厂家在设计时会将这种声音作为噪音来处理,尽可能地将它降低。做法是将压力泄到进气歧管内,因此噪音很小。
 

控制发动机工作压力才是最核心的作用

       对于泄压阀的作用有很多种说法,保护节气门或者涡轮。不过现在有些发动机是没有节气门的,保护节气门的说法当然也就不能完全解释了;至于保护涡轮,其实当增压压力过大的时候,首先影响的肯定是进气组件和气缸燃烧,因此保护涡轮也只能算是额外的作用。
      其实对于所有这些带压力的工作原件,压力保护都是最基本的要素。泄压阀的作用就是将进气管道内的压力控制在极限值以下,这个极限值既要考虑到发动机的需要,也要考虑进气组件所能承受的压力范围。
    好比我们的高压锅,上面有好几个保险阀,其目的就是控制锅内的压力不至于过高而发生爆炸。最开始的压力锅只有1个保险阀,但时常会发生压力过大导致爆炸的事情。后来的压力锅增加了其他各种保险阀,目前的压力锅基本都是3个保险以上了。
       增压发动机,无论是涡轮增压和机械增压,都是需要泄压阀的。只不过由于涡轮增压器所提供的增压难以直接控制并且ballbet体育钱包车多采用涡轮增压因而更为大众所熟悉。在没有泄压阀的涡轮增压发动机中,过大的增压压力会催生更强的动力,更强的排气,从而推动涡轮更高的转速,进而产生更多的进气,如此循环,涡轮越转越快,对涡轮和发动机本体都会造成破坏性的后果。因此,从某种意义上来说,泄压阀起到的作用也是节气门(我们通常所说的油门)所起到的作用,控制进气量的多少。
     此外,而当我们急收油门的时候,节气门关闭,但增压器并没有停止工作,特别是涡轮增压。由于惯性,涡轮仍然保持在每分钟数万转以上高速旋转,空气仍然被源源不断地压缩进入进气管中,如果在进气管中这部分高压空气不能被及时排走,就会使进气管内压力迅速升高,有可能造成节气门损害或进气管爆裂,而有些车型在进气管爆裂后会因为难以准确计量空气流量而趴窝。
    另一方面,从大众开始,模块化的发动机和车辆设计思想被广泛使用,其中一点就是发动机的模块化。这种模块化的本质其实就是不变的硬件和可变的软件之间的搭配。在发动机上,除了部分零件有所改动外,就是通过调整泄压阀的增压压力而产生了不同的的发动机版本。

泄压阀的分类

进气泄压阀一般分为内泄和外泄两种。日系车多采用外泄,称为外置式排气旁通阀。外置式排气旁通阀泄压直接排到空气中,能产生明显的泄压声。欧系车多采用内泄,称为内置式排气旁通阀。内置式排气旁通阀泄压到旁通管道中,有利于减轻再次加速时的涡轮迟滞。



 

内置式排气旁通阀(Internal Wastegate, 俗称Actuator),是目前涡轮系统中最常见的泄压装置,一般又被称为连动式排气泄压阀。“Actuator”直接配置在涡轮上,利用一支连杆来控制涡轮排气中的阀门,一旦涡轮压缩空气端的增压值达到限定的程度,进气压力便会推“Actuator”的连杆,使涡轮排气侧内的旁通阀门开启,部分废气不经涡轮叶轮(Turbine Wheel)直接排到排气管。这样减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,涡轮叶轮转速降低,同时带动压气机叶轮转速降低。因此“Actuator”既是限制涡轮最高转速的装置,也是使涡轮进气端增压压力维持一个稳定值(不会长时间过高)的装置。
 


 

外置式排气旁通阀(External Wastegate, 俗称Wastegate)也被称为排气泄压阀,功能与“Actuator”大致相同,但结构与安装位置有别。结构上“Wastegate”省去了连杆和在涡轮内的排气阀门。而位置上“Wastegate”以独立方式安装在涡轮与排气管头段之间,而无须像“Actuator”那样依附于涡轮增压器本体上。一旦涡轮增压值达到设定上限,“Wastegate”排出( 可直接排向大气或导回排气管内) 多余的废气,减少“吹动”涡轮叶轮的废气流量,进而使涡轮保持稳定的增压值。“Wastegate”比“Actuator”有更大的增压容量(可配用大的弹簧)且反应灵敏,所以更适合用在大马力或高增压涡轮发动机上,尤其是使用差异过大的Hybird 涡轮,更是必备用品!
 

在某些发动机上,增压压力由电脑操纵,通过PCM使电磁线圈通电或断电来控制增压压力。有些电脑按预编程序在突然加速时,允许短时间产生较高的增压压力,以改进发动机的加速性。

特别要注意的是,泄压阀总成压力设定和校验是在专门的检验机构上进行的,不能随意变动。特别是妄图通过调高泄气压力来提高动力的做法,对发动机和增压器将是非常有害的。

进气泄压阀

进气泄压阀是一个用来释放涡轮进气管路气体的装置,目的是防止涡轮进气侧叶轮受到气流波动冲击而损坏。进气泄压阀的安装位置是在涡轮进气侧和节气门之间,如果有配备压缩空气冷却器的话,需要安装在冷却器之后的位置。当节气门迅速关闭的时候,进气管路内的气流迅速减少,并且随之不稳定并带来压力波动。

 

而此时涡轮进气侧叶轮仍然在向前转动,这个迅速的循环压力波动,会导致涡轮进气侧叶轮受到反向的冲击,从而让涡轮轴心的轴承产生很高负载,最终损坏。进气泄压阀是依靠内部的弹簧和进气歧的压力(真空)来判断节气门的开闭的。当节气门快速关闭的时候,进气泄压阀打开把进气管路内的气体迅速排到大气当中,防止产生反向压力波动损坏涡轮进气侧叶轮和轴心轴承。
 

排气泄压阀

在涡轮排气侧,排气泄压阀起到了控制涡轮压力的作用。某些商业用柴油涡轮增压引擎没有采用这一装置,这样的系统被称为自由浮动式涡轮。

但是,绝大部分的汽油涡轮增压引擎还是需要排气泄压阀的。一般情况下,排气泄压阀的形式分为另种,内泄式和外泄式。无论哪种方式的排气泄压阀,都是可以排出多余的引擎废气,使这些废气无法推动涡轮排气侧叶轮转动,减少涡轮排气侧叶轮的转动能量,从而达到负荷预期引擎动力输出所需要的涡轮压力值。它的作动原理和进气泄压阀类似,同样是通过内部的弹簧和涡轮压力来控制打开或者关闭的。 

 

内泻式排气泄压阀

内泻式排气泄压阀固定在涡轮排气壳体上,由盖板式阀门,摇臂,连杆和气压传动装置组成。很重要的一点是,气压传动装置需要依靠涡轮增压压力来控制,而不是真空,所以不能把它和进气歧管相连。


外泄式排气泄压阀

外泄式排气泄压阀一般固定在排气歧管或者头段上。外泄式排气泄压阀的优点在于泄压后的气流可以迅速远离涡轮排气侧叶片直接进入大气。大量的气流的快速排出,可以使涡轮排气背压减少,从而提高涡轮的性能。 

 


其实这种特有“呲”声是涡轮增压发动机卸压阀泄压时所发出声音,可以说,所有涡轮增压发动机都会产生这种声音,只日常民用车而言,厂家设计时会将这种声音作为噪音来处理,尽可能将它降低。做法是将压力泄到进气歧管内,噪音很小——这种泄压方式叫做内泄式。 
 

我该选择外泄式还是内泄式泄压阀?

 

A:外排式

优点:

l 能承受更多压力

l 没有更多的热量进入涡轮本体内(虽然从中冷器吸入的空气气温比大气气温高50ºC

l 更加简单轻便的构造

缺点:涡轮介入时间较晚

 

内排式

优点:

  • 较为线性的涡轮反应

  • 安静

  • 不需要进行微调

  • 缺点:

     

  • 构造复杂,重量较大

  • 增压压力较小

  • 容易过热

    任何事物的选择都存在对立面,总之ballbet体育钱包不是让您不顾安全炫耀的去驾驶,了解原理的前提下有的放矢,这才是ballbet体育钱包的真谛!

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