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解决涡轮迟滞--电子式涡轮增压技术 黄彦维（华南理工大学机械与汽车工程学院2011级车辆工程一班） 【内容简介】：介绍涡轮迟滞效应产生的原因及其带来的负面影响，简要阐述与评价几个传统的涡轮迟滞解决方案。以此为基础，详细介绍电子式涡轮增压器技术，分析这项技术的优缺点及应用效果。 【关键词】： 汽油机 涡轮迟滞 电子式涡轮增压 引言： 当今汽车技术日新月异，近年来涡轮增压技术的发展给汽车市场注入新的活力。涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，它的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。既有效增强了车辆的动力性又提高了车辆的燃油经济性。而伴随着涡轮增压的广泛应用，涡轮迟滞（Turbo Lag）现象对增压效果的负面影响十分突出，为了让涡轮增压技术得到更广泛的应用，涡轮迟滞效应的解决刻不容缓。 涡轮迟滞现象产生原因及其传统解决方案： 涡轮迟滞（Turbo Lag），是指在发动机低转速运行时，由于产生的废气量过少不足以驱动涡轮运转，要等到发动机转速提高以后使用废气动力提高，才能带动涡轮启动,或是当驾驶员踩下加速踏板时，能感受到发动机响应在短时间内产生延迟，这是因为涡轮增压效果取决于排出的废弃压力，由于压气机负荷，转动惯量以及轴承之间摩擦等因素的存在，从排气能量的变化到进气压力的建立需要一定的时间，这一段时间差就是涡轮迟滞。则发动机在低速时就相当于一个非增压发动机，而实际需要它在低转速时有较高的扭矩输出，所以会造成低转速时动力不足，以及汽车加速恶化，甚至不如自然吸气发动机，这种现象在发动机低转速时更为明显。 涡轮迟滞的影响因素包括有：涡轮的大小、发动机排量、发动机改装程度、 HYPERLINK /view/1742365.htm \t _blank 涡轮轴的旋转惯性、涡轮的功效、进气损失、排气背压等。 现在越来越多的涡轮发动机在得到比自然吸气发动机更大动力的同时，尽可能将涡轮迟滞降低，争取让其表现接近自然吸气发动机的线性。使涡轮车的亲近性与易驾驶性更接近非涡轮车。因而提出了各种解决涡轮增压迟滞效应的方案。 下面我先对目前常见的涡轮增压迟滞现象的解决方案进行一个介绍： 1、可变截面涡轮增压系统（VGT），VGT技术的核心部分就是可调涡流截面的导流叶片，涡轮外侧的导流叶片相对位置是固定的，但是叶片角度可以调整，在系统工作时，废气会顺着导流叶片送至涡轮叶片上，通过调整叶片角度，控制流过涡轮叶片的气体的流量和流速，从而控制涡轮的转速。当发动机低转速排气压力较低的时候，导流叶片打开的角度较小。根据流体力学原理，此时导入涡轮处的空气流速就会加快，增大涡轮处的压强，从而可以更容易推动涡轮转动，从而有效减轻涡轮迟滞的现象，也改善了发动机低转速时的响应时间和加速能力。而在随着转速的提升和排气压力的增加，叶片也逐渐增大打开的角度，在全负荷状态下，叶片则保持全开的状态，减小了排气背压，从而达到一般大涡轮的增压效果。VGT在柴油机早已有较好的应用 缺点：由于汽油发动机的排气温度要远远高于柴油发动机，达到1000°C左右（柴油发动机为400°C左右），而VGT所使用的硬件材质很难承受如此高温的环境，因此这项技术迟迟未能在汽油机上应用 2、降低涡轮转动惯量。涡轮转动惯量大，则驱动它所需要的气体流量相应也增大，则使用小涡轮尺寸或用更轻质材料来降低涡轮转动惯量，从而涡轮在空气流量较小时也可以被驱动。则可以一定程度上改善低转速时涡轮增压不起作用的弊端。 缺点：涡轮尺寸又与增压能量相关，小尺寸的涡轮虽然可以缓解涡轮迟滞，但在需要增压器工作时它能提供的增压值不大，不利于提升发动机的动力。 3、双增压技术。采用机械增压与涡轮增压两种增压方式共同作用来达到各工况下的增压要求。双增压技术是在低速时使用 HYPERLINK /dic/word-97.html \t _blank 机械增压，因为机械增压直接靠发动机曲轴带动，所以的在低速时，也能保住相应的涡轮转速，获得最佳工况，在高转速时， HYPERLINK /dic/word-95.html \t _blank 涡轮增压正常工作。采用这样的双增压技术，既可以达到高转速时要求又可以有效解决涡轮迟滞效应。使用这种的技术的有大众的TDI发动机。 缺点：机构较为复杂，维护保养成本费用高。且在低转速工作情况下使用机械增压会使发动机效率降低。一定程序上增加油耗。 通过对以上的技术进行阐述与分析，我们可以发现这些技术有的不能完全消除迟滞效应的影响，而有的则会提高燃油消耗率。所以仍然需要有新技术来解决迟滞效应。 正是在这种形势下，电子式涡轮增压器的技术被研发出来，它能从理论上解决迟滞效应。电子式涡轮增压技术简介： 目前电子式涡轮增压技术有两个研究方向，一种是以法雷奥、奥迪、