2017年路虎发现5新技术剖析（二）

2017-12-05辽宁陈东波

汽车维修技师 2017年7期

关键词：旁通涡轮机执行器

辽宁/陈东波

2017年路虎发现5新技术剖析（二）

辽宁/陈东波

5.串行式顺序涡轮增压器操作

使用了串行式顺序双涡轮增压器系统来扩展增压系统的空气质量流量和增压压力容量（如图8和图9所示），并且实现了以下优势：

◆减小了发动机尺寸，从而改进了燃油效率并降低了废气排放

◆与更大容量的发动机具备相同的性能

◆由于发动机的低转速特性，可在整个发动机转速范围内实现流畅的功率传送

注意：因此，高规格Ingenium 发动机将取代Lion V6D 单涡轮发动机。

图9 双涡轮增加器系统2

使用单个更小的可变几何涡轮增压器（VGT）时，会带来一些优点和缺点。更小的VGT 涡轮可以更快地提升转速，但具有有限的空气质量流量。更大的固定几何涡轮可以提供更高的空气流量，但其更大的旋转惯性可能会降低瞬态响应。通过结合每种涡轮的输出，我们打造了一台可在整个发动机转速或负载范围内提供更高增压压力的涡轮增压器发动机。更小的VGT 具备更低的惯性，可以实现快速瞬态响应，并支持稳态发动机低转速运行。大型固定叶片涡轮具有更低的瞬态响应能力，但可以提供更多增压，从而支持发动机高转速高负载运行。通过混合两种涡轮输出，可以支持发动机在从低负载/转速范围过渡到高负载/转速范围时，实现更高的输出功率。

6.串行式顺序部件（如图10所示）

该系统中使用了两个真空控制执行器（如图11所示）：

◆排气泄压阀执行器用于调节固定压缩机产生的最大增压压力

图10 涡轮增加器部件

图11 真空执行器位置

图12 执行器控制

◆涡轮机旁通执行器用于控制固定几何涡轮提供的增压量（平衡串行式涡轮增压器的运行）

两个真空执行器均由动力传动系统控制模块（PCM）通过发动机前部的电磁阀进行控制。两个执行器在开启位置采用弹簧加载来支撑部件，在关闭位置通过真空进行控制，如图12所示。通过这种配置，如果发生了任何电气或真空问题，两个执行器可以在故障自动保险位置运行。

注意：不得在保养时拆卸涡轮机旁通执行器和排气泄压阀执行器，因为这两个执行器已在出厂时进行校准。在更换任何执行器时，需要更换固定几何涡轮或排气歧管和涡轮机旁通阀总成。

7.低负载运行- 废气流量（如图13所示）

在发动机低负载条件下，涡轮机旁通阀关闭，如图14所示。所有离开发动机的废气均导入到高压VGT 涡轮的涡轮机中。VGT 的叶片位置由空气质量流量（MAF）和增压压力传感器值决定，从而为压缩机提供必要的能量以实现所需的增压压力。废气离开VGT 涡轮，流经固定几何涡轮的涡轮机。

鉴于PE闪烁液已经推广应用且效果良好，选择PE闪烁液所用的试剂进行自主配制，并进行一系列试验，以期求得能够代替PE闪烁液的最佳配方。

图13 低负载运行

图14 涡轮机旁通阀关闭

图15 低负载操作-进气气流

旁通阀关闭时，废气在流经VGT后，在低压涡轮机上发生作用。气流足以提供部分增压压力。这可以帮助系统满足三个目的：

（1）未被高压涡轮机提取的能量将可被低压涡轮机提取，从而提高增压系统的效率。

（2）可在涡轮增压器之间流畅切换，因为无须从静止状态开始为低压阶段的涡轮机加速。

（3）可防止（其他情况下）处于静止状态的压缩机限制进气气流进入VGT。

8.低负载操作-进气气流（如图15所示）

空气通过固定叶片涡轮压缩机进气吸入VGT压缩机。VGT压缩空气，随后空气离开VGT 并进入中冷器。

9.发动机转速/负载增加-中等范围（如图16所示）

高压VGT接近最大质量流量。涡轮机旁通开始打开，以允许发动机废气直接流入固定几何涡轮机并提高涡轮转速。进气空气被吸入固定几何涡轮，经过压缩，然后流至VGT。实际上，VGT现在流入了经过压缩的进气空气。VGT会进一步压缩这些空气，从而提高增压压力和增压空气密度。VGT太小，无法带来有用的帮助。涡轮机旁通执行器现在完全打开，废气气流随之增加，其中，由于较小VGT中生成的流量限制，大多数气流进入低压涡轮机。固定叶片涡轮机现在将为发动机提供了所需的全部增压压力。

10.发动机高转速/负载运行（如图17所示）

图16 发动机转速/负载增加-中等范围

图17 发动机高转速/负载运行

图18 增压控制

图19 MAPT传感器位置

废气质量流量已超出高压VGT的容量，因此不再能够提供所需的增压压力。涡轮机旁通完全打开以允许废气直接流入低压涡轮机，随后低压涡轮机将支持低压压缩机提供所需的全部增压压力。在此情况下，VGT将对流入发动机的进气空气进行限流。为克服这一问题，在低压和高压涡轮进气之间的进气空气线路中安装了被动压缩机旁通阀。低压涡轮增加的空气压力在被动阀上发生作用，并强制阀门打开。尽管VGT 仍然会流入预先压缩的空气，但额外的增压压力已绕过VGT 进气，直接进入了增压空气冷却器。

11.增压控制（如图18所示）

12.歧管空气压力及温度（MAPT）传感器（如图19所示）

在高负载运行中，总增压压力现在通过固定涡轮排气泄压阀进行调节。此阀门由电磁阀（发动机PCM负责切换）通过真空执行器进行控制。PCM 通过进气歧管上的MAPT 传感器来监控进气空气压力。MAPT 传感器出现的故障会导致排气泄压阀和涡轮机旁通阀保持在完全开启位置，并将在系统中记录DTC。

13.被动压缩机旁通阀（如图20所示）

这两个出口管道具有不同的直径，较小的管道通往VGT，较大的管道通往固定几何涡轮。较大直径的管道包含弹簧控制的阀门（被动压缩机旁通阀），其充当空气离开固定几何涡轮的单向阀。该阀门可防止在仅限高压或串行模式下，通过固定几何涡轮发生空气再循环。如果没有安装阀门，压缩空气将再循环到高压压缩机进口。注意：实际上从涡轮增压器伸出了两根出口管道，它们在气体进入中冷器之前合并为了一根。