核心部件解密 長(zhǎng)城2.0VGT柴油機(jī)拆解(2)

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在之前的拆解文章中，我們已經(jīng)介紹了長(zhǎng)城2.0VGT柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓共軌系統(tǒng)及附件，在本文中，我們將介紹這款發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣和氣缸體，包括這款發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，VGT可變渦輪幾何，以及電子EGR閥等。讓我們擰開它的鎖緊螺絲，揭開這臺(tái)獨(dú)立柴油機(jī)的秘密。

● VGT可變渦輪幾何形狀

VGT可變渦輪幾何

長(zhǎng)城自主研發(fā)的GW4D20 2.0VGT柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，最大的亮點(diǎn)是VGT可變渦輪幾何，與傳統(tǒng)的排氣閥渦輪增壓器不同的是，它采用了變截面技術(shù)，可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在高/低速時(shí)都能獲得渦輪增壓器帶來(lái)的充足進(jìn)氣能量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出更加平順。那么這項(xiàng)技術(shù)的具體原理是什么呢？?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)是什么？

廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，渦輪又驅(qū)動(dòng)葉輪加壓空氣體，從而有效增加進(jìn)氣。

相信大部分網(wǎng)友對(duì)渦輪增壓技術(shù)不會(huì)陌生，但為了讓讀者更清楚地了解這項(xiàng)技術(shù)，編輯們需要在這里多說(shuō)幾句。目前，渦輪增壓技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)中常見的技術(shù)之一，其原理其實(shí)很簡(jiǎn)單。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程排出的廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，渦輪驅(qū)動(dòng)葉輪增壓空氣體，有效增加進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。

燃燒室排出的廢氣吹動(dòng)渦輪，然后帶動(dòng)葉輪給空氣體加壓。

但傳統(tǒng)的排氣閥渦輪增壓器也有缺點(diǎn)，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低、排氣量較小時(shí)，渦輪增壓器會(huì)因驅(qū)動(dòng)力不足而無(wú)法達(dá)到工作轉(zhuǎn)速。在這種工作狀態(tài)下，動(dòng)力性能甚至不如同排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這就是我們常說(shuō)的“渦輪遲滯”現(xiàn)象。

導(dǎo)葉的開啟角度是通過調(diào)節(jié)可變舌片在噴嘴環(huán)上的傾斜或垂直位置來(lái)驅(qū)動(dòng)噴嘴環(huán)，然后噴嘴環(huán)在內(nèi)部與導(dǎo)葉聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其開啟/關(guān)閉角度。

VGT可變渦輪幾何形狀有效地解決了這個(gè)問題。其核心在于內(nèi)部增加了可調(diào)渦流截面的導(dǎo)葉。它的位置是固定的，但角度可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況進(jìn)行調(diào)整。廢氣將沿著導(dǎo)向葉片被送到渦輪葉片。通過調(diào)節(jié)葉片角度，可以控制通過渦輪葉片的氣體流量和速度，從而控制渦輪速度并改變氣體壓力。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它的原理就像把軟管的一端插入水龍頭。打開水龍頭時(shí)，水壓相對(duì)平緩，但當(dāng)擠壓軟管出口的開口時(shí)，水壓會(huì)增大，隨著擠壓面積的增大，水壓會(huì)逐漸增大。

調(diào)節(jié)桿推動(dòng)內(nèi)部可變舌片的角度，從而調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的開/關(guān)。

上面提到的例子類似于可變截面渦輪增壓技術(shù)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速排氣壓力較低時(shí)，導(dǎo)葉的開啟角度較小。根據(jù)流體力學(xué)原理，此時(shí)引入渦輪的空氣體的流速會(huì)加快，渦輪處的壓力會(huì)增大，從而更容易推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，有效降低渦輪的滯后性，也提高了發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和加速能力。但隨著轉(zhuǎn)速和排氣壓力的增加，葉片的開啟角度逐漸增大。在發(fā)動(dòng)機(jī)滿載狀態(tài)下，葉片保持全開，降低排氣背壓，從而達(dá)到傳統(tǒng)大型渦輪的增壓效果。那么導(dǎo)流葉片是如何調(diào)節(jié)的呢？

左:位置反饋裝置，右:真空調(diào)節(jié)器

要控制導(dǎo)葉的開啟角度，需要參考一系列發(fā)動(dòng)機(jī)工況。)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元會(huì)計(jì)算出最合適的渦輪增壓器壓力，然后通過位置反饋裝置反饋給ECU，計(jì)算出當(dāng)前增壓器所需的導(dǎo)葉截面積。之后，真空調(diào)節(jié)器將增壓器內(nèi)部調(diào)節(jié)桿的位置改變真空度，推動(dòng)噴嘴環(huán)上的可變舌片，以傾斜或垂直的角度驅(qū)動(dòng)噴嘴環(huán)，然后噴嘴環(huán)與內(nèi)部導(dǎo)葉聯(lián)動(dòng)，調(diào)節(jié)其開/關(guān)角度，從而實(shí)現(xiàn)變截面技術(shù)。

問題:變截面渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)和傳統(tǒng)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)有什么區(qū)別？

因?yàn)閮蓚€(gè)渦輪增壓器的工作原理基本相同，所以在日常維護(hù)中不會(huì)有太大的區(qū)別。首先，消費(fèi)者要注意縮短車用機(jī)油的更換周期，使用耐高溫、抗氧化性能好的優(yōu)質(zhì)油品。二是要及時(shí)更換機(jī)油濾清器和空空氣濾清器，保持汽輪機(jī)清潔。最后，在日常駕駛方面，消費(fèi)者也要注意，在冷車點(diǎn)火后，最好是熱車后再開，而在熄火前，需要等待發(fā)動(dòng)機(jī)怠速一段時(shí)間，冷卻后再熄火增壓器，以保證增壓器的使用壽命。

電控廢氣再循環(huán)閥

廢氣再循環(huán)閥被稱為廢氣再循環(huán)控制閥，其主要功能是控制進(jìn)氣系統(tǒng)中的廢氣再循環(huán)。廢氣再循環(huán)是指發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的過程，其中一部分廢氣被引入進(jìn)氣管，與新鮮空氣體混合，然后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)行二次燃燒，從而減少NOx的排放。

但是，過量的廢氣再循環(huán)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是在怠速時(shí)以及在滿負(fù)荷需要發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力時(shí)，再循環(huán)廢氣會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生一定的影響。因此，需要一種裝置來(lái)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況和工況的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制參與再循環(huán)的廢氣量。

電控廢氣再循環(huán)閥

左:廢氣再循環(huán)閥冷卻器，冷卻廢氣右:電控廢氣再循環(huán)閥電機(jī)，驅(qū)動(dòng)齒輪調(diào)節(jié)閥門開度。

廢氣再循環(huán)閥可以有效控制進(jìn)入進(jìn)氣管的廢氣量，從而解決廢氣再循環(huán)過多對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。廢氣再循環(huán)閥安裝在進(jìn)氣管和排氣管之間，而傳統(tǒng)的氣動(dòng)廢氣再循環(huán)閥通過化油器節(jié)氣門上的進(jìn)氣孔吸入負(fù)壓。當(dāng)進(jìn)氣孔處的負(fù)壓達(dá)到EGR閥內(nèi)彈簧的預(yù)緊力時(shí)，閥門將開啟，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管和排氣管之間形成進(jìn)氣通道，排氣管內(nèi)的廢氣將通過該通道進(jìn)入進(jìn)氣管，完成廢氣再循環(huán)。搭載長(zhǎng)城2.0VGT的電控EGR閥有什么特點(diǎn)？

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)上圖中的齒輪，打開/關(guān)閉廢氣再循環(huán)閥。

電控廢氣再循環(huán)閥的優(yōu)點(diǎn)是比傳統(tǒng)的氣動(dòng)廢氣再循環(huán)閥更精確，可以保證各種工況下的狀態(tài)。里面裝有電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU會(huì)根據(jù)傳感器反饋的電子信號(hào)，知道發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的工作狀況。當(dāng)閥門需要開啟或關(guān)閉時(shí)，電子控制單元會(huì)向電控廢氣再循環(huán)閥中的電機(jī)發(fā)出信號(hào)，電機(jī)通過內(nèi)齒輪運(yùn)行并關(guān)閉閥門，從而實(shí)現(xiàn)廢氣循環(huán)系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。

此外，搭載長(zhǎng)城2.0VGT發(fā)動(dòng)機(jī)的電控EGR閥還具有自清潔功能，因?yàn)镋GR閥長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生積碳。發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，EUC不會(huì)立即斷電。在1-20秒內(nèi)，EGR閥將從全開到全關(guān)重復(fù)三次，以清理閥桿和閥座上的積碳，避免積碳過多，EGR閥將正式工作。此外，它還具有自我學(xué)習(xí)的功能。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，氣門將落座并關(guān)閉。因?yàn)榉e碳可能會(huì)導(dǎo)致ECU在0: 00計(jì)算氣門的初始位置，所以每次發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，ECU都會(huì)在0: 00重新記錄氣門的初始位置，避免以后電子EGR閥關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)零位誤差。