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                  渦輪增壓器執行器價格
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                  可變截面渦輪

                  發布日期:2018-09-26 00:00:00 作者: 點擊:

                  為了更好的了解可變截面渦輪的優勢,先讓我們分析一下普通渦輪增壓發動機的缺點。

                      普通渦輪增壓發動機在全負荷狀態下時排氣能量非??捎^,但當發動機轉速較低時,排氣能量卻小的可憐,此時渦輪增壓器就會由于驅動力不足而無法達到工作轉速,這樣造成的結果就是,在低轉速時,渦輪增壓器并不能發揮作用,這時候渦輪增壓發動機的動力表現甚至會小于一臺同排量的自然吸氣發動機,這就是我們經常說的“渦輪遲滯”現象。

                      對于傳統的渦輪增壓發動機來說,解決渦輪遲滯現象的一個方法就是使用小尺寸的輕質渦輪,首先,小渦輪會擁有較小的轉動慣量,因此在發動機低轉速時,在發動機較低轉速下渦輪就能達到好的工作轉速,從而有效改善渦輪遲滯的現象。不過,使用小渦輪也有它的缺點:當發動機高轉速時,小渦輪由于排氣截面較小,會使排氣阻力增加(產生排氣回壓),因此渦輪增壓器執行器價格發動機功率和扭矩會受到一定的影響。而對于產生回壓較小的大渦輪來說,雖然高轉速下可以擁有出色增壓效果,發動機也會擁有更強的動力表現,但是低速下渦輪更難以被驅動,因此渦輪遲滯也會更明顯。

                  可變截面渦輪增壓的原理

                      為解決上述矛盾足,讓渦輪增壓發動機在高低轉速下都能保證良好的增壓效果,VGT(Variable Geometry Turbocharger)或者叫VNT可變截面渦輪增壓技術便應運而生。在柴油發動機領域,VGT可變截面渦輪增壓技術早已得到了很廣泛的應用。由于汽油發動機的排氣溫度要遠遠高于柴油發動機,達到1000°C左右(柴油發動機為400°C左右),而VGT所使用的硬件材質很難承受如此高溫的環境,因此這項技術也遲遲未能在汽油機上應用。近年來,博格華納與保時捷聯手克服了這個難題,使用了耐高溫的航空材料技術,從而成功開發出了搭載可變截面渦輪增壓器的汽油發動機,保時捷則將這項技術稱為VTG(Variable Turbine Geometry)可變渦輪葉片技術。

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                  『圖中渦輪外圍的紅色葉片就是導流葉片』

                   

                  『一般的渦輪并沒有導流葉片的結構』

                      VGT技術的核心部分就是可調渦流截面的導流葉片,從圖上我們可以看到,渦輪的外側增加了一環可由電子系統控制角度的導流葉片,導流葉片的相對位置是固定的,但是葉片角度可以調整,在系統工作時,廢氣會順著導流葉片送至渦輪葉片上,通過調整葉片角度,控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速,從而控制渦輪的轉速。當發動機低轉速排氣壓力較低的時候,導流葉片打開的角度較小。根據流體力學原理,此時導入渦輪處的空氣流速就會加快,增大渦輪處的壓強,從而可以更容易推動渦輪轉動,從而有效減輕渦輪遲滯的現象,也改善了發動機低轉速時的響應時間和加速能力。而在隨著轉速的提升和排氣壓力的增加,葉片也逐漸增大打開的角度,在全負荷狀態下,葉片則保持全開的狀態,減小了排氣背壓,從而達到一般大渦輪的增壓效果。此外,由于改變葉片角度能夠對渦輪的轉速進行有效控制,這也就實現對渦輪的過載保護,因此使用了VGT技術的渦輪增壓器都不需要設置排氣泄壓閥。

                      需要指出的是,VGT可變截面渦輪增壓器只能通過改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性,但是渦輪的尺寸大小并不會發生變化。如果從渦輪A/R值去理解的話,可變截面渦輪的原理會更加直觀。

                  『也有的廠商將這項技術稱為VNT,比如沃爾沃和奧迪,它們在本質上是一樣的』

                      A/R值是渦輪增壓器的一項重要指標,用以表達渦輪的特性,在改裝市場的渦輪增壓器銷售冊上也常有標明。A表示Area區域,指的是渦輪排氣側入口處窄的橫切面積(也就是可變截面渦輪技術中的“截面”),R(Radius)則是代表半徑意思,指的是入口處窄的橫切面積的中心點到渦輪本體中心點的距離,而兩者的比例就是A/R值。相對而言,壓氣端葉輪受A/R值的影響并不大,不過A/R值卻對排氣端渦輪有著十分重要的意義。

                      

                      導流葉片的開度能夠影響導向渦輪葉片的氣流速度,低轉速時開度?。ㄗ髨D),提高空氣流速,高轉速時開度大(右圖),減小排氣負壓

                      當A/R值越小時,表示廢氣通過渦輪的流速較高,這種特性可以有效減輕渦輪遲滯,渦輪也就能在較低的轉速區域取得較高的增壓,而發動機高轉速時則會產生較大的排氣背壓,使高轉速時功率受到限制。反之,當A/R值越大時,渦輪的響應速度就越慢,低轉速時渦輪遲滯明顯,不過在高轉速時,擁有較小的排氣背壓,且能夠更好的利用排氣能量,從而獲得更強的動力表現。

                      而VGT技術所實現的截面可變就是指改變A值。當葉片角度較小時,排氣入口的橫切面積便會相應減小,因此A值會隨之變化,從而擁有小渦輪響應快的特點。而當葉片角度增大時,A值隨之增大,這時A/R值增大,從而在高轉速下獲得更強的動力輸出??偠灾?,透過變更葉片的角度,VTG系統可隨時改變排氣渦輪的A/R值,從而兼顧大/小渦輪的優勢特性。

                      盡管結構和原理都很簡單,但VGT可變截面渦輪技術對于增壓效果的提升非常顯著,在目前主流的渦輪增壓柴油發動機上,這項技術已經得到了非常普遍的應用。不過,由于硬件材質的限制,這項技術在排氣溫度較高的汽油發動機上才剛剛起步,保時捷和博格華納的合作可以說開創了先河。不過,隨著材料科技的進步,這項技術在未來的汽油發動機上必將會得到更廣泛的應用。


                  本文網址:http://www.flcwd.com/news/403.html

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