浅谈ＳＡＡＢ９－３涡轮系统技术

何建龙

涡轮增压是一种提高发动机的进气能力的技术，它采用专门的压气机将气体预先压缩再通入汽缸，这样，进入汽缸的气体质量将大大增加。同时，增压技术还能提高燃油经济性和降低尾气排放。 萨博作为通用汽车最具个性化特色的品牌之一，则是第一家把源于航空领域的涡轮增压器应用到汽车产品上的汽车制造商。

Saab 9-3 装配的发动机配备一个涡轮增压机。其涡轮机是由两个缸列的排气同时馈送的。这点不同于早先的 V6 发动机。那时的涡轮增压发动机是异步的。该涡轮机是一种相对新型的奥拓循环发动机，即所谓的“双涡管”类型。这意味着涡轮舱被划分两个耳轮分别用于馈送前缸列和后缸列。其特性为惯性小因而踩油门具有较短反应时间。另外，其所设计的涡轮系统具有高涡轮转速，即使在较低发动机转速下也不受影响。因此，发动机在正常发动机转速运行情况下一样具有较大的扭矩。此高扭矩和很短的涡轮延迟使得汽车开起来震动很小。

那么，Saab 9-3 涡轮增压系统（见图1）是如何控制的呢？

一、涡轮的控制

进气压力主要与发动机速度和负载有关。在发动机低负载情况下，驱动涡轮机的排气量相对较小，并且所有排气都需要通过涡轮机以驱动涡轮机轮子和压缩器。当发动机负载相对较高时，排气量也将变大。这意味着驱动涡轮的能量更大，因此压缩器将迫使更多的空气进入发动机。如果发动机负载进一步增高，发动机产生的排气量将大于驱动压缩器所需要的排气量以为每次燃烧提供正确的空气流量。在最大负载下，必须对到达到达涡轮机的气体容量进行限制，从而使涡轮增压器产生正确的气流。这是通过一个叫做废气压力减压阀的阀门实现的，它打开了一个与涡轮机平行的通气道。不需要驱动涡轮机的剩余空气通过此通道排出。

二、废气压力减压阀的控制

废气压力减压阀是一个瓣阀，用于打开和关闭涡轮机轮子旁的通气道。此阀门由压缩器外壳上的膜片盒控制。废气压力减压阀受控于薄膜盒的压杆。薄膜盒在压缩机壳体旁边，盒内有一螺旋弹簧用来生成关闭气阀的作用力，而薄膜所受压力形成开启气阀的作用力。发动机控制系统用PWM信号为电磁阀提供电源。电磁阀将压缩机的压力传递到薄膜上用以可服弹簧力使薄膜压杆移动导致废气压力减压阀开启。发动机控制系统通过变化PWM信号就能控制废气压力减压阀开启程度的改变。这样涡轮的转速就可被调节。

三、废气压力减压电磁阀的控制

废气压力减压电磁阀( 旁路电磁阀) 的任务就是防止压缩机由于压缩流量过低而压力过高所造成的停机。这种情况会出现在发动机有负荷运转时节气门突然关闭。其流量下降接近零而压力非常高。这不仅对涡轮增压机是有害的，而且会产生噪声并使涡轮转速骤降。该气阀是电子的被装在涡轮增压机的压缩机壳体旁边。ECM 控制用PWM信号气阀的位置，开启或关闭。

当油门踏板踏下时，废气压力减压电磁阀关闭时，其内建的返回弹簧将气阀椎体压向压缩机壳体。气阀的电源被断开。

当油门踏板松开时，为了避免在进口管受压力撞击及释放压缩机的压力， ECM 将PWM电压送到减压电磁阀使其开启。这时压缩机压力边的压缩气通过开启的气阀被引入压缩机的入口。压缩机的压力下降，涡轮转速可保持相当高的值，并避免了压缩机的停机。通过使用这种电子的减压气阀， ECM 可以不受真空的影响而调节气阀。而常规气阀都依靠真空。在踩下油门时这种电子的减压气阀比常规阀开启得更早更快。这就能保证涡轮维持高转速，例如：在换挡时，若换挡后驾駛员再踩下油门，发动机扭矩的响应就会更快更强。

（作者单位：浙江杭州技师学院）