奇瑞公司生产的奇瑞G5是一款B级轿车,该车配置较高,装备了可视倒车雷达、自动雨刮器、前照灯洗涤装置、电动天窗、双区全自动恒温空调及后空调等系统。该车采用了奇瑞自主研发的2.0T涡轮增压发动机,车身电器系统采用了CAN总线网络通信系统,为方便广大读者对该车涡轮增压系统及车身电器系统的了解,在此我们对这两方面内容进行简要介绍。
一、发动机系统
奇瑞G5轿车搭载的是SQR484B型2.0 T涡轮增压发动机,在这里我们主要介绍一下该车的涡轮增压系统。
1.涡轮增压器结构
奇瑞G5轿车搭载的2.0T发动机采用的是废气涡轮增压器,该涡轮增压器主要由涡轮机叶轮、压缩机壳、轴承盖、压缩机叶轮、涡轮机盖及旁通控制阀等元件组成,其结构图如(图1)所示。
2.涡轮增压系统的润滑
涡轮增压器的最高转速可达到20万r/min以上,所以必须给转动的轴及轴承提供充足的润滑,这些润滑油同时还要起到冷却作用,使涡轮增压器转动组件能够在80~120 ℃的温度条件下正常工作。
发动机润滑系统的油路如(图2)所示。来自发动机润滑系统的供油在油压的作用下,将大量的机油输送至中间壳,在中间壳再分配给轴承。这些大量的润滑油形成一个区域,轴承在里面可以自由转动,润滑油又通过涡轮增压器轴承被送回油底壳。
3.涡轮增压系统的冷却
当发动机起动时,涡轮增压器中间轴承壳通过热虹吸效应由发动机冷却系统进行冷却。在发动机停止运转约5 min后,若不能对涡轮增压器进行冷却,它将达到最高温度,这时会因缺少油流而引起涡轮增压器的“热浸式”状态,从而导致涡轮增压器提前损坏。为避免这种情况的发生,在涡轮增压系统中设置了冷却管路(图3、图4),以便在发动机停机后对涡轮增压器继续进行冷却。当发动机停止运转后,电子水泵将冷却液泵入涡轮增压器冷却水道中,对涡轮增压器中间轴承壳的关键区域进行冷却,从而减少了“热浸”的影响,防止涡轮增压器提前损坏。
4.涡轮增压系统的保护
涡轮增压系统增压压力的目标值由发动机控制单元根据实际扭矩需求计算得出,增压器废气旁通阀(图5)的开启由控制膜盒中的增压压力与大气压力克服膜盒内压力弹簧弹力控制。旁通阀关闭时,经过增压器的压力上升,废气增多,这样就能在低转速区提高发动机的输出扭矩。当增压压力达到发动机控制单元设定的压力时,旁通阀打开,一部分废气通过旁通气道排出,增压器涡轮转速下降,增压压力下降。简而言之,增压压力小于设定值时,旁通阀关闭;反之,旁通阀则开启。
旁通阀利用一连杆来控制涡轮排气中的阀门,一旦涡轮压缩气端的增压值达到限定程度,进气压力便会推动旁通阀的连杆,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,同时带动压缩机叶轮转速降低,使涡轮增压压力维持一个稳定值。
5. 涡轮增压的循环系统
当发动机处于怠速工况或停机时,节气门接近全闭或完全关闭,这样在增压器的进气管路中会产生持续升高的压力(此时气体几乎不能流动),涡轮将受到很大的制动力。当节气门开启后,又希望增压器能尽快升至工作转速。为防止过度增压,设计人员采用了再循环阀(图6、图7)技术。再循环阀为气动元件,通过气压操纵膜片弹簧来实现开启。当真空度较大时,膜片弹簧被吸气,阀门打开;反之,则再循环阀关闭。只要节气门关闭,再循环阀就在增压管路中形成小循环,这样可避免涡轮被制动;节气门重新开启时,进气岐管真空度下降,再循环阀在膜片弹簧作用下回位,处于关闭状态,小循环回路断开,进入压力调节状态。