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大众EA111和EA112系列1.4L燃油分层直喷式汽油机(二)
来源:本站整理  作者:佚名  2012-12-28 09:30:03

声学设计是机械增压器装置开发中一项重要的任务。机械增压器安装在TSI汽油机朝向乘客车厢的一侧,因此从机械增压器内传出的残余噪声乘客能直接听到。在TSI汽油机上,机械增压器的机械噪声源、空气脉动及其残余脉动噪声的传递都降低到最低程度。因此,采取下列措施来优化机械增压器的声学特性。

 

①优化啮合参数,如齿形鼓形度、啮合角和螺旋齿侧隙;

② 提高机械增压器内轴的刚度;

③ 有针对性地布置机械增压器壳体上的加强筋。

同时采取下列措施优化机械增压器,以降低空气脉动激励噪声。

②      优化旁通口的布置及其形状;

② 优化进气口和排气口的形状。

 

为了进一步降低机械增压器的噪声,在其吸气侧和压气侧都安装了宽带消声器(见图39)。吸气侧消声器由玻璃纤维加强尼龙制成,直接用其连接法兰安装在机械增压器上。它是通过摩擦热压焊接而成的簿壁结构件,由九个按亥姆霍兹(Hemhotz)原理串联而成的谐振阻尼腔组成,总容积为840cm3,达到了宽频率范围空气脉动阻尼效果。压气侧消声器采用与吸气侧消声器相同的材料制成,并安装在机械增压器与汽缸体曲轴箱之间的出气口处。虽然该处的空间较小,但采用几部分由摩擦热压焊接而成的簿壁结构件布置了一个有效的消声器,其上面的压力输气管采用插接式方案便于装配。压气侧消声器同样也按照亥姆霍兹(Hemhotz)原理工作的,并由类似的九个腔组成,总的谐振阻尼容积为850cm3,可达到30dB的消声效果。为了进一步减少噪声辐射,将机械增压器和消声器都用护罩罩起来,并且护罩内壁衬有吸音泡沫材料,这种泡沫材料能够提高消声效果,还有四周无缝隙的密封效果。

 

图40示出了发动机在2000~2500r/min转速范围内机械增压器工作时的噪声辐射。在无降噪措施的情况下,在噪声测试台上测试发动机输出功率情况下的噪声,结果表明机械增压器噪声阶次中可听到音频部分占优势,也就是说在车厢内可听到噪声。通过采取上述各种降噪措施,无论是可听到的音频部分还是机械增压器装置总的噪声辐射都能够有效地被衰减和抑制。

 

(12)废气涡轮增压器及其隔热板

 

TSI汽油机的第二个增压装置是废气涡轮增压器(见图41),带有废气放气阀调节功能,并具有下列结构参数:① 轴颈横截面2.8cm3;② 涡轮叶轮直径45mm;③ 压气机叶轮直径51 m m。将涡轮壳与排气歧管集成为整体式结构件,电动倒拖旁与空气阀连接的法兰与压气机壳铸成一体。

 

为了使用户能够最大限度充分利用TSI运行的节油潜力,该废气涡轮增压器完全放弃了为降低零部件温度而加浓混合汽的方法,因此其必须在排气温度高达1050℃的情况下仍能保障所有工作能力。为此,对废气涡轮增压器采取了以下适应性措施。

 

涡轮壳采用类似1.4848的耐高温铸钢铸成,并在开发过程中借助热应力计算进行防热裂优化设计。长期的连续运转已证实这样的优化设计方案是安全可靠的。

 

涡轮采用MAR246耐高温镍基合金制成。为了提高效率和中间轴承壳体的隔热效果,涡轮背部采用封闭式结构,同时为保证零件的可靠性,中间轴采用X45CrSi9.3合金钢。中间轴与涡轮之间采用电弧焊接工艺连接,中间轴直径较粗,不仅具有较小的热节流,而且能确保足够的连接强度。

 

调节废气放气阀的阀盘杠杆由INCO713C镍基合金钢制成,能够达到所期望的高温耐久性。为了改善冷却效果,中间轴承壳体采用水冷却,并且冷却水腔具有较大的横截面,同时靠近密封环座。涡轮壳与中间轴承壳体之间的隔热装置可防止轴承装置过热和结焦。高达1050℃的废气温度对涡轮增压器外围设备有着巨大的影响,为此专门开发了一种三层隔热板(参见图20),除了其中间层能隔热外,通过减少其自身的振动也能有效地降低噪声,并通过汽车试验优化隔热板的几何形状,提高辐射屏蔽并阻止热空气流动。

 

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