淺談ＳＡＡＢ９－３渦輪系統技術

何建龍

渦輪增壓是一種提高發動機的進氣能力的技術，它采用專門的壓氣機將氣體預先壓縮再通入汽缸，這樣，進入汽缸的氣體質量將大大增加。同時，增壓技術還能提高燃油經濟性和降低尾氣排放。 薩博作為通用汽車最具個性化特色的品牌之一，則是第一家把源于航空領域的渦輪增壓器應用到汽車產品上的汽車制造商。

Saab 9-3 裝配的發動機配備一個渦輪增壓機。其渦輪機是由兩個缸列的排氣同時饋送的。這點不同于早先的 V6 發動機。那時的渦輪增壓發動機是異步的。該渦輪機是一種相對新型的奧拓循環發動機，即所謂的“雙渦管”類型。這意味著渦輪艙被劃分兩個耳輪分別用于饋送前缸列和后缸列。其特性為慣性小因而踩油門具有較短反應時間。另外，其所設計的渦輪系統具有高渦輪轉速，即使在較低發動機轉速下也不受影響。因此，發動機在正常發動機轉速運行情況下一樣具有較大的扭矩。此高扭矩和很短的渦輪延遲使得汽車開起來震動很小。

那么，Saab 9-3 渦輪增壓系統（見圖1）是如何控制的呢？

一、渦輪的控制

進氣壓力主要與發動機速度和負載有關。在發動機低負載情況下，驅動渦輪機的排氣量相對較小，并且所有排氣都需要通過渦輪機以驅動渦輪機輪子和壓縮器。當發動機負載相對較高時，排氣量也將變大。這意味著驅動渦輪的能量更大，因此壓縮器將迫使更多的空氣進入發動機。如果發動機負載進一步增高，發動機產生的排氣量將大于驅動壓縮器所需要的排氣量以為每次燃燒提供正確的空氣流量。在最大負載下，必須對到達到達渦輪機的氣體容量進行限制，從而使渦輪增壓器產生正確的氣流。這是通過一個叫做廢氣壓力減壓閥的閥門實現的，它打開了一個與渦輪機平行的通氣道。不需要驅動渦輪機的剩余空氣通過此通道排出。

二、廢氣壓力減壓閥的控制

廢氣壓力減壓閥是一個瓣閥，用于打開和關閉渦輪機輪子旁的通氣道。此閥門由壓縮器外殼上的膜片盒控制。廢氣壓力減壓閥受控于薄膜盒的壓桿。薄膜盒在壓縮機殼體旁邊，盒內有一螺旋彈簧用來生成關閉氣閥的作用力，而薄膜所受壓力形成開啟氣閥的作用力。發動機控制系統用PWM信號為電磁閥提供電源。電磁閥將壓縮機的壓力傳遞到薄膜上用以可服彈簧力使薄膜壓桿移動導致廢氣壓力減壓閥開啟。發動機控制系統通過變化PWM信號就能控制廢氣壓力減壓閥開啟程度的改變。這樣渦輪的轉速就可被調節。

三、廢氣壓力減壓電磁閥的控制

廢氣壓力減壓電磁閥( 旁路電磁閥) 的任務就是防止壓縮機由于壓縮流量過低而壓力過高所造成的停機。這種情況會出現在發動機有負荷運轉時節氣門突然關閉。其流量下降接近零而壓力非常高。這不僅對渦輪增壓機是有害的，而且會產生噪聲并使渦輪轉速驟降。該氣閥是電子的被裝在渦輪增壓機的壓縮機殼體旁邊。ECM 控制用PWM信號氣閥的位置，開啟或關閉。

當油門踏板踏下時，廢氣壓力減壓電磁閥關閉時，其內建的返回彈簧將氣閥椎體壓向壓縮機殼體。氣閥的電源被斷開。

當油門踏板松開時，為了避免在進口管受壓力撞擊及釋放壓縮機的壓力， ECM 將PWM電壓送到減壓電磁閥使其開啟。這時壓縮機壓力邊的壓縮氣通過開啟的氣閥被引入壓縮機的入口。壓縮機的壓力下降，渦輪轉速可保持相當高的值，并避免了壓縮機的停機。通過使用這種電子的減壓氣閥， ECM 可以不受真空的影響而調節氣閥。而常規氣閥都依靠真空。在踩下油門時這種電子的減壓氣閥比常規閥開啟得更早更快。這就能保證渦輪維持高轉速，例如：在換擋時，若換擋后駕駛員再踩下油門，發動機扭矩的響應就會更快更強。

（作者單位：浙江杭州技師學院）