三、废气涡轮增压器存在的问题
(1)加速滞后。因为增压器是在废气的驱动下工作的,也就是说要先产生废气,增压器才能转起来,所以废气涡轮的工作相对于发动机汽缸内的工作有一定的迟后,同时,由于涡轮、泵轮高速旋转时具有很大的惯性,这就使得发动机变工况时,响应迟缓,特别是加速性能比自然吸气发动机(非增压)要差,这就是增压器的滞后现象。这是正常现象,滞后时间大概在2秒钟左右。
(2)低速动力性差。增压器的转速和发动机的转速成正比,也就是说发动机转速越高增压器转的越快,增压压力越高;发动机转速越低增压器转的越慢,增压压力越低。这样带来的问题就是经常在城市拥堵路面行驶的普通废气涡轮增压车辆,因为速度较慢,而使增压器增压效果不明显,基本上不起作用,有时甚至会因为增压器阻碍了排气,使得发动机的动力反而不如自然吸气发动机。
(3)高速压力过高。与上述问题相反,当发动机高速运转时废气量大,增压器会超速,增压压力会过大。如果增压器超速,就会加速磨损;如果增压压力过高,发动机就可能出现爆震。这些现象都对发动机有很大的危害,必须予以解决,对于增压器来说,解决的办法就是加装压力调节器。现代发动机上的废气涡轮增压器多数都采用了压力调节装置,也就是带调节器的增压器。
增压器的调压方式有3种:排气旁通、进气旁通和可变截面涡轮。目前,汽车发动机上多采用排气旁通的方式,即采用带排气旁通阀的废气涡轮增压器(如图3所示)。
其结构原理和普通增压器基本一样,就是多了一套排气旁通阀及其控制机构。
调压过程:当发动机转速低、排气量小时,控制机构使旁通阀保持关闭状态,废气不能从旁通阀排出,全部经过涡壳内腔吹动涡轮旋转,从而使压气机转速升高,提高增压压力;而当发动机转速高排气流量大时,增压压力超过限定值,控制机构将旁通阀打开,使部分废气不经过涡轮机而直接排入大气,从而达到控制涡轮机转速及增压压力的目的(如图4所示)。所以,压力调节器就是为了使增压器实现全程工作而设计的。
正是因为有了调节器,才可以把涡轮和泵轮设计得相对小一些,涡轮和泵轮越小其转速越快,这样就可以弥补发动机低速时增压不足的问题;同时,因为涡轮较小转动惯量就小,这在一定程度上缩短了加速时间,降低了加速反应滞后感,而在发动机高速时,旁通阀起作用,从而有效地控制涡轮的转速和增压压力。
结论:普通增压有局限,压力调节应用广。