(三)涡轮增压功能
涡轮增压器产生要求的增压压力70~120kPa。涡轮增压器的设计可承受1050℃的高温,被焊接到带双管LSI排气歧管的发动机排气侧。轴承壳体用水冷却,涡轮轴与发动机油回路相连。所选择的过压控制系统可以产生一个基础的增压压力。这相当于一个储压器,并且改善了动态特性。与机械增压器相比,废气涡轮增压具有运行能耗降低、重量轻、噪声低等优点。M271 EVO发动机采用涡轮增压器,最大增压压力为 120kPa。M271 EVO增压空气系统,如图27所示。
1.涡轮增压器(图28)
2.节气门上游和下游压力传感器(图29)
节气门上游压力传感器B28/6测量增压空气管中的增压空气压力。
节气门下游压力传感器B28/7测量节气门下游进气管中的空气压力。
3.涡轮增压器上游压力传感器(图30)
涡轮增压器叶轮上游压力传感器B28/15记录清洁空气侧的压力值并传给发动机控制模块。因此,该传感器能够检测到空气滤清器堵塞等原因所导致的突然性压降。
以上所有压力传感器的工作原理相同,均为正压力进行控制,其中节气门上游压力传感器B28/6和节气门下游压力传感器B28/7零件号码相同,可以互换使用。
4.电动排空阀(图31)
在开始减速后,由于轴、压缩机轮和涡轮叶轮的质量赓,涡轮增压器需继续旋转一会儿。当节气门执行元件(M16/6)迅速关闭时,会导致增压压力冲击波流回到涡轮增压器。该增压压力冲击波可能会对压缩机泵轮产生低的卸载率和高的增压比,这将导致增压器泵送(短啸声和机械应力)。开启排气阀可防止此冲击波因快速卸压进入进气道。如果ME控制模块检测到由负荷向减速模式过渡,将促动旁通空气转换阀。旁通空气转换阀随即开启旁通管。增压压力则经由旁通管供给压缩机泵轮的进气侧,使增压压力降低。在增压模式下,整合弹簧关闭旁通空气转换阀。另外,由于阀活塞处的压力状况相同,增压压力也会经由小孔传给阀膜片的后侧。因此,阀门保持关闭。
5.涡轮增压器控制
根据图谱和负荷调节的增压压力通过促动增压真空室实现。此增压真空室靠弹簧力固定在其基本位置。废气旁通阀关闭。弹簧可承受约300kPa的增压压力。真空室通过增压压力传感器 Y31/5进行调节。它由发动机控制模块促动。
增压压力控制的功能顺序:增压压力由增压压力控制压力控制阀(Y31/5)以电控气动的方式进行控制。发动机控制模块根据特性图和负荷来促动压力转换器,以实现增压压力控制。发动机控制模块评估以下传感器:
·增压空气温度传感器(B17/8)
·节气门上游压力传感器(B28/6),增压压力
·节气门下游压力传感器(B28/7),进气歧管压力
·环境压力传感器(B28/15),进气压力
·加速踏板模块(B37),驾驶员发出的负荷请求
·曲轴位置传感器(B70),发动机转速
·爆燃控制,变速器过载保护,过热保护
增压时排气的流动能量用于驱动涡轮增压器。涡轮增压器通过增压器进口上的空气滤清器吸入新鲜空气,然后通过增压器出口将其导入到增压空气冷却器上游的增压空气管中,压缩机涡轮的高速及其带来的大体积气流对增压空气管内的空气进行压缩。最大增压压力为70kPa。涡轮增压器控制主要包括增压压力控制的功能顺序和旁通空气的功能顺序。
在全负荷范围时,会建立最大增压压力。为降低增压压力,用于驱动增压器涡轮的废气流经增压压力控制阀开口通过旁路(废气旁通阀)转移。为此,增压压力控制压力传感器使用来自增压空气歧管的增压压力促动增压压力控制阀真空室。然后,真空室通过连杆打开增压压力控制阀,从而关闭旁通阀。增压压力控制阀使废气流绕过涡轮(旁路),从而控制增压压力并限定涡轮的转速。这样,发动机上便可获得从最大为70kPa到当前负荷需求的增压压力。为监控当前增压压力,节气门上游压力传感器将相应的电压信号发送至发动机控制模块。压缩机泵轮上游压力传感器位于废气涡轮增压器上游的进气通道中,发动机控制模块利用该压力传感器来监控增压。增压空气温度传感器检测进气歧管中的增压空气温度,并将其以电压信号的形式发送至发动机控制模块。
M271 EVO增压压力控制:驱动增压涡轮所需的废气流由气动控制的废气旁通阀根据发动机的工况进行控制。发动机控制模块(N3/10)利用增压压力控制脉冲宽度调制信号促动压力传感器(Y31/5)。经过调制的增压压力在涡轮增压器的占空比为5%~80%时到达真空室。废气旁通阀通过限制增压压力的控制杆逐渐开启。因此,一部分废气绕过涡轮叶轮。这将降低涡轮叶轮的转速以及增压压力。为了限制增压压力,将在控制模块中计算涡轮增压器的增压比上游和下游。通过空气滤清器B28/5的压力传感器下游和执行元件B28/6的上游测量压力。
占空比低于5%时,压力传感器Y31/5不会促动和切换开启。因此,全部增压压力对涡轮增压器的真空室起作用。增压压力在约为30kPa时克服真空室的弹簧力借助于控制杆开启增压压力阀门。围绕涡轮叶轮的旁通管开启使涡轮叶轮的转速下降。增压压力不会进一步增加。压力传感器(Y31/5)不会在怠速和增压压力低于30kPa的部分负荷范围内促动,并且旁通管保持关闭(如图32所示相当于增压压力大于70kPa的情况)。
真空室通过压力控制阀Y31/5与环境通风,所以增压压力在真空室中不再起作用。在未增压的情况下,真空室中的弹簧保持废气旁通阀关闭。全部排气(B)经由涡轮叶轮冲击压缩机轮。占空比介于5%~80%之间(图33)时,真空室内的调制增压压力将克服弹簧力启用。此压力可使增压压力阀门呈现由发动机控制模块预先确定的截面位置。此时减少的废气流经由涡轮叶轮驱动减力的压缩机涡轮。因此,可以连续调节增压压力(最大70kPa)。压力传感器在来自涡轮增压器输出的增压压力和对应于占空比的大气之间切换。
旁通空气的功能顺序:由于轴、压缩机和涡轮的惯性,废气涡轮增压器在减速开始后不久便会转回。如果节气门促动器(M16/6)快速关闭,则增压压力轴会转回至废气涡轮增压器。此增压压力轴产生一个具有较低通风能力的状态以及在压缩机叶轮处形成高压状态,后者将其导入加燃油泵中(振鸣更短以及机械应力更小)。旁通空气转换阀的打开可通过进气管的快速降压来防止该情况。如果ME控制模块识别到从负荷至减速操作的转变,则转换阀的减速转换被促动。通过打开绕过压缩机泵轮的旁通阀来启用旁通空气转换阀,从而降低增压压力。在增压模式下,旁通空气转换阀由内置弹簧来关闭。