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涡轮那些事儿之二:废气旁通阀

来源:易倍体育emc    发布时间:2024-07-20 03:42:11

  完整的涡轮增压系统必须包括几大组件才能正常工作,除了涡轮增压器外,还必须包括了进气泄压阀(Blow Off Valve)和排气旁通阀(Actuator或者Wastegate)、中冷器(Intercooler)、管路(Pipe)、进气压力传感器(MAP)、进气温度传感器(IAT)等等。但论重要性,还是先聊聊“排气旁通阀”吧。因为涡轮增压又名废气涡轮增压系统,所以它工作的源头应该从废气侧开始说起,在上文介绍了涡轮增压器本体后,本集就从排气旁通阀开始。

  目前,如果算上推动信号的不同,废气旁通阀可大致分为气压推动的Actuator,电子式Actuator和需要独立改装用的Wastegate,目前市场上绝大部分的涡轮增压车依然使用气压式的Actuator,部分新一代涡轮增压引擎开始使用电子式Actuator,其最大的特点是通过引擎管理系统(ECU)中对进气压力的感知、或者电子式增压控制器(电子水喉制)给电机信号后拉开旁通阀门,以达到减慢废气侧扇叶转速从而令压缩侧的增压值下降。

  之所以将之称为“废气旁通阀”,顾名思义是通过真空力将进入Turbine前的一道阀门打开,让高温气体从这个出口流出而降低涡轮扇叶受到的冲击力,驱动扇叶转速下降令压缩侧扇叶的转速也下降,才不会出现“超压”。也就是说,影响引擎扭力马力输出的涡轮增压值多少,全靠这个东西把控,别无他法。

  这个真空阀就是废气旁通阀Wastegate,行话俗称“拉煲”,通过真空控制阀门的打开和关闭,原理大概就是进气歧管内达到预设的空气压力时,真空阀将Turbine侧的旁通阀打开泄压,或者维持歧管压力。所谓的“增压值”,就是进气歧管内的瞬间最高空气压力(瞬压)和恒定工作时的气压(恒压),所谓的涡轮介入转速,从进气歧管的压力看,就是从负压转为正压的一瞬间,就叫“起bar”。

  这是思域L15B7上的三菱TD03涡轮增压器本体,它的Actuator采用电子式,比真空Actuator的精准度更高,也渐渐成为新一代涡轮增压引擎的标准配置。

  虽然目前几乎百分之一百的民用涡轮引擎均使用Actuator进行增压值控制,但在使用大型涡轮增压器或者改装领域里,Actuator是通过真空力对抗弹簧力的力差拉动阀门的,但如果引擎的真空力不足以拉动阀门打开的话,或者与涡轮一体的旁通阀门尺寸不够排走大流量废气时,那就必须使用阀门尺寸更大Wastegate产品了。

  对应超过1000匹马力的Greddy T88堪称改装界的大杀器之一,只有排气量超过3000cc且机体刚性超强的前提下,才可考虑,而这类大涡轮产品只有涡轮,要实现增压值控制就必须自行搭建体系,此时就会用到Wastegate这类产品。

  以目前绝大部分重改涡轮车大多为2.0L四缸级别,用EX38搭配那些高性能涡轮增压器已经很足够。

  以GFB推出的产品为例来介绍Wastegate。GFB的Wastegate共有三个尺寸型号,分别为EX38、EX44及EX50,分别表示其废气口直径分别为38mm、44mm和50mm。与废气直接接触的下部旁通阀腔体材质为253MA铬镍不锈钢,而阀门体则为Nomex-Reinforced Silicone,简单地说就是硅基工艺产物吧;顶部的执行器为T6061铝合金制作。除了这个硬件部分外,还有包括弹簧部件在内的附件也很重要,以EX38为例,它的包装内预装了一条10 psi(约0.6巴)的主弹簧和三条分别对应0.3巴、0.42巴和0.6巴的额外弹簧,通过不同的组合,可以实现从0.3~1.32巴的增压值控制。

  虽然直接排到大气里这种这么不环保的做法我们并不赞成,但考虑到特殊用途和减少对排气系统的扰动方向,也无可厚非。

  补充一句,Wastegate产品属于较为高端的涡轮增压系统“改装界别”零件,它跟普通的旁通阀Actuator最大的区别在于它需要对整个增压控制体系进行重建,例如作动控制需要用机械式或电子式的控制器,排气歧管(芭蕉)段和头段需要重新设计制作、当然还包括引擎内部的强化、ECU(或PCM)的重写甚至用上替换式电脑、汽油供应、冷却系统强化等等一大堆跟进,这么一套工程下来,已经超越了普通的“升级界别”而划入专业化的“改装界别”,这类工程,也绝非那些只会更换零件的“改装店”能实施。

  这是GFB公司给出的标准废气旁通阀Wastegate产品的布局图,这类图当然不会建议你直接将废气排到大气中的做法,因为.....不环保.....吧。

  涡轮增压引擎的马力大小,除了跟排气量、供油、点火等传统的机械结构有关外,更关键的一项就是“增压值”,增压值的高低又跟气缸压缩比成反比,也就是说,压缩比越低、增压值可以设定得越高,增压值越高也意味着进入气缸的燃油混合气的体积越大,引燃后的爆炸力自然更强,传递给曲轴后、在飞轮位置的扭力自然也越大,扭力越大,根据扭力和马力之间的关系:“马力=扭力×转速÷716.2”的公式,引擎测算出来的马力也越大。而负责实现“增压值”控制的,就是废气旁通阀或者排气泄压阀。

  结合上文对排气旁通阀的原理介绍,大概也就是知道涡轮增压引擎之所以能增压、之所以能恒定地保持增压值,其实机械上就是靠这个东西,而涡轮增压值又是如何得出来的呢?那就要带出另外一个设备:涡轮增压控制器,一般改装的行话称之为“水喉制”,分为机械式和电子式两种,两者均利用真空和气压差进行控制,所以,如果像思域L15B7引擎上的涡轮使用的是电子式拉煲的话,这两种控制器均不起作用,唯一能调整涡轮增压值的只能通过调整ECU的参数实现。

  思域上使用的是电子式拉煲,有电磁阀作动来驱动下方的拉杆,其精准度控制比真空阀和依靠内部弹簧的作用方式要高得多,而在L15B7上,它能稳定地控制增压值在1.14 bar上,再过去,增压值的参数不会精细到0.01这个位,那就懂意思了吧?所以越来越多新引擎均会使用此类电子产品。

  这就是机械式水喉制,其原理结构都较为简单,是通过上方旋钮来调整涡轮增压值,但压力多少则需要实际行驶下进行微调,但胜在工作不受温度限制,可靠性甚至更高,所以至今仍受到很多重改引擎用家的喜爱。

  图中可见,机械式水喉制对于工作环境要求不高,而且很适合那种NA改Turbo玩家们的喜爱,外挂一颗涡轮,只要从引擎方向引入真空,便可实现调控,简单方便,但增压值如何设则要慢慢调。

  HKS的EVC曾经是“第一次涡轮时代”很红的一件改装产品,其可以完全取代原厂的涡轮增压控制而单独使用。假设你要废掉L15B7上的电子式拉煲,换回传动的真空式拉煲,除了屏蔽ECU系统等动作外,还需要介绍这样一套东西来接管涡轮增压值的调整。

  本集主要介绍的是涡轮增压系统中的核心控制部件“废气旁通阀”及控制其工作的“水喉制”,之所以称之为核心,换言之就是,没了这两个东西,涡轮增压器就可以直接废掉。但相对地,这两个部件的故障率非常低,毕竟出现超压现象是非常可怕的,轻则不受控制,重则损坏引擎。

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涡轮那些事儿之二:废气旁通阀

  完整的涡轮增压系统必须包括几大组件才能正常工作,除了涡轮增压器外,还必须包括了进气泄压阀(Blow Off Valve)和排气旁通阀(Actuator或者Wastegate)、中冷器(Intercooler)、管路(Pipe)、进气压力传感器(MAP)、进气温度传感器(IAT)等等。但论重要性,还是先聊聊“排气旁通阀”吧。因为涡轮增压又名废气涡轮增压系统,所以它工作的源头应该从废气侧开始说起,在上文介绍了涡轮增压器本体后,本集就从排气旁通阀开始。

  目前,如果算上推动信号的不同,废气旁通阀可大致分为气压推动的Actuator,电子式Actuator和需要独立改装用的Wastegate,目前市场上绝大部分的涡轮增压车依然使用气压式的Actuator,部分新一代涡轮增压引擎开始使用电子式Actuator,其最大的特点是通过引擎管理系统(ECU)中对进气压力的感知、或者电子式增压控制器(电子水喉制)给电机信号后拉开旁通阀门,以达到减慢废气侧扇叶转速从而令压缩侧的增压值下降。

  之所以将之称为“废气旁通阀”,顾名思义是通过真空力将进入Turbine前的一道阀门打开,让高温气体从这个出口流出而降低涡轮扇叶受到的冲击力,驱动扇叶转速下降令压缩侧扇叶的转速也下降,才不会出现“超压”。也就是说,影响引擎扭力马力输出的涡轮增压值多少,全靠这个东西把控,别无他法。

  这个真空阀就是废气旁通阀Wastegate,行话俗称“拉煲”,通过真空控制阀门的打开和关闭,原理大概就是进气歧管内达到预设的空气压力时,真空阀将Turbine侧的旁通阀打开泄压,或者维持歧管压力。所谓的“增压值”,就是进气歧管内的瞬间最高空气压力(瞬压)和恒定工作时的气压(恒压),所谓的涡轮介入转速,从进气歧管的压力看,就是从负压转为正压的一瞬间,就叫“起bar”。

  这是思域L15B7上的三菱TD03涡轮增压器本体,它的Actuator采用电子式,比真空Actuator的精准度更高,也渐渐成为新一代涡轮增压引擎的标准配置。

  虽然目前几乎百分之一百的民用涡轮引擎均使用Actuator进行增压值控制,但在使用大型涡轮增压器或者改装领域里,Actuator是通过真空力对抗弹簧力的力差拉动阀门的,但如果引擎的真空力不足以拉动阀门打开的话,或者与涡轮一体的旁通阀门尺寸不够排走大流量废气时,那就必须使用阀门尺寸更大Wastegate产品了。

  对应超过1000匹马力的Greddy T88堪称改装界的大杀器之一,只有排气量超过3000cc且机体刚性超强的前提下,才可考虑,而这类大涡轮产品只有涡轮,要实现增压值控制就必须自行搭建体系,此时就会用到Wastegate这类产品。

  以目前绝大部分重改涡轮车大多为2.0L四缸级别,用EX38搭配那些高性能涡轮增压器已经很足够。

  以GFB推出的产品为例来介绍Wastegate。GFB的Wastegate共有三个尺寸型号,分别为EX38、EX44及EX50,分别表示其废气口直径分别为38mm、44mm和50mm。与废气直接接触的下部旁通阀腔体材质为253MA铬镍不锈钢,而阀门体则为Nomex-Reinforced Silicone,简单地说就是硅基工艺产物吧;顶部的执行器为T6061铝合金制作。除了这个硬件部分外,还有包括弹簧部件在内的附件也很重要,以EX38为例,它的包装内预装了一条10 psi(约0.6巴)的主弹簧和三条分别对应0.3巴、0.42巴和0.6巴的额外弹簧,通过不同的组合,可以实现从0.3~1.32巴的增压值控制。

  虽然直接排到大气里这种这么不环保的做法我们并不赞成,但考虑到特殊用途和减少对排气系统的扰动方向,也无可厚非。

  补充一句,Wastegate产品属于较为高端的涡轮增压系统“改装界别”零件,它跟普通的旁通阀Actuator最大的区别在于它需要对整个增压控制体系进行重建,例如作动控制需要用机械式或电子式的控制器,排气歧管(芭蕉)段和头段需要重新设计制作、当然还包括引擎内部的强化、ECU(或PCM)的重写甚至用上替换式电脑、汽油供应、冷却系统强化等等一大堆跟进,这么一套工程下来,已经超越了普通的“升级界别”而划入专业化的“改装界别”,这类工程,也绝非那些只会更换零件的“改装店”能实施。

  这是GFB公司给出的标准废气旁通阀Wastegate产品的布局图,这类图当然不会建议你直接将废气排到大气中的做法,因为.....不环保.....吧。

  涡轮增压引擎的马力大小,除了跟排气量、供油、点火等传统的机械结构有关外,更关键的一项就是“增压值”,增压值的高低又跟气缸压缩比成反比,也就是说,压缩比越低、增压值可以设定得越高,增压值越高也意味着进入气缸的燃油混合气的体积越大,引燃后的爆炸力自然更强,传递给曲轴后、在飞轮位置的扭力自然也越大,扭力越大,根据扭力和马力之间的关系:“马力=扭力×转速÷716.2”的公式,引擎测算出来的马力也越大。而负责实现“增压值”控制的,就是废气旁通阀或者排气泄压阀。

  结合上文对排气旁通阀的原理介绍,大概也就是知道涡轮增压引擎之所以能增压、之所以能恒定地保持增压值,其实机械上就是靠这个东西,而涡轮增压值又是如何得出来的呢?那就要带出另外一个设备:涡轮增压控制器,一般改装的行话称之为“水喉制”,分为机械式和电子式两种,两者均利用真空和气压差进行控制,所以,如果像思域L15B7引擎上的涡轮使用的是电子式拉煲的话,这两种控制器均不起作用,唯一能调整涡轮增压值的只能通过调整ECU的参数实现。

  思域上使用的是电子式拉煲,有电磁阀作动来驱动下方的拉杆,其精准度控制比真空阀和依靠内部弹簧的作用方式要高得多,而在L15B7上,它能稳定地控制增压值在1.14 bar上,再过去,增压值的参数不会精细到0.01这个位,那就懂意思了吧?所以越来越多新引擎均会使用此类电子产品。

  这就是机械式水喉制,其原理结构都较为简单,是通过上方旋钮来调整涡轮增压值,但压力多少则需要实际行驶下进行微调,但胜在工作不受温度限制,可靠性甚至更高,所以至今仍受到很多重改引擎用家的喜爱。

  图中可见,机械式水喉制对于工作环境要求不高,而且很适合那种NA改Turbo玩家们的喜爱,外挂一颗涡轮,只要从引擎方向引入真空,便可实现调控,简单方便,但增压值如何设则要慢慢调。

  HKS的EVC曾经是“第一次涡轮时代”很红的一件改装产品,其可以完全取代原厂的涡轮增压控制而单独使用。假设你要废掉L15B7上的电子式拉煲,换回传动的真空式拉煲,除了屏蔽ECU系统等动作外,还需要介绍这样一套东西来接管涡轮增压值的调整。

  本集主要介绍的是涡轮增压系统中的核心控制部件“废气旁通阀”及控制其工作的“水喉制”,之所以称之为核心,换言之就是,没了这两个东西,涡轮增压器就可以直接废掉。但相对地,这两个部件的故障率非常低,毕竟出现超压现象是非常可怕的,轻则不受控制,重则损坏引擎。


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