霍尔塞特涡轮增压器技术-大卫

霍尔塞特涡轮增压器技术-大卫.pptAgenda概要DriversforChangetoChineseEngines中国发动机变化的驱动因素FundamentalsofMatchingTurbochargerstoEngines增压器匹配发动机的基本原理TechnologiestomovefromEuro2toEuro3从欧2排放到欧3排放所需的技术TechnologiestomovetoEuro4–impactonturbodesign满足欧4排放所需的技术--对增压器设计的影响Conclusion结论DriversforChangetoChineseEngines中国发动机变化的驱动因素Emissionslegislation排放法规RoadInfrastructure/TransportPolicyDevelopment道路建设/交通法规的发展Overloadinglegislation超载限制Driverfeatures驱动特性Fueleconomy/fuelavailability燃油经济性/燃油可得性Reliability/Reduceddowntime可靠性/减少停机时间Vehicleprice/vehicletrade-invalue车辆价格/车辆交易价值Fundamentalsofmatchingaturbochargertoanengine

增压器匹配发动机的基本原理Enginedevelopspowerbyburningamassoffuelinthecylinder

发动机通过气缸里燃油的燃烧产生能量Combustionprocessrequiresamassofairtoallowthefueltoburneffcientlyandcleanly.(Air:FuelRatioorEquivalenceRatio)

燃烧过程中需要大量空气使燃油有效地清洁地燃烧（空燃比或其他等价比）Engineisavolumeflowdevice

发动机是用容积流量来衡量的设备Sotheairdeliverysystemhastoprovidethecorrectinletairdensity

所以空气输送系统必须提供正确的进气密度Mostlyachievedbycompressingthegas(turbocompressor)Assistedbythechargecooler

大部分通过压缩空气获得进气密度（增压器压气机）中冷器提供帮助Energytodrivethecompressorcomesfromturbochargerturbine

驱动压气机的能量来自增压器的涡轮Fundamentalsofmatchingaturbochargertoanengine增压器匹配发动机的基本原理Enginedevelopspowerbyburningamassoffuelinthecylinder

发动机通过气缸里燃油的燃烧产生能量Combustionprocessrequiresamassofairtoallowthefueltoburnefficientlyandcleanly.(Air:FuelRatioorEquivalenceRatio)

燃烧中需要一定质量的空气使燃油充分清洁地燃烧（空燃比或其他等价比）Engineisavolumeflowdevice

发动机是用容积流量来衡量的设备Sotheairdeliverysystemhastoprovidethecorrectinletairdensity

所以空气输送系统必须提供正确的进气密度Mostlyachievedbycompressingthegas(turbocompressor)Assistedbythechargecooler

大部分通过压缩空气获得进气密度（增压器压气机）中冷器提供帮助Energytodrivethecompressorcomesfromturbochargerturbine

驱动压气机的能量来自增压器的涡轮EnginetechnologiestochangefromEuro2toEuro3

从欧2排放到欧3排放所需的技术Fuelsystemcontrol燃油系统的控制Majorchangewillbechangesinfuelsystem主要的改变在于燃油系统Starttouseelectronicsystems开始使用电控系统Controlledinjectiontiming控制喷油定时Variableratefuelinjection可变速率的燃油喷射CommonRailsystems共轨AirSystemcontrol空气系统的控制Useofelectronicsystemscouldbeextendedtoairsystems,butnotgenerallynecessaryforEuro3solutions.

电控系统的使用可延伸到空气系统，但对于欧3排放来说并不一定是必需的Normalwastegatecontrolsystemsolutionsareadequate 普通的旁通阀控制系统已足够Additionalpowerrequirementsdrivesneedforlargercompressormaps 额外的功率要求使得必须采用较大的压气机曲线TechnologiestogofromEuro3toEuro4

从欧3排放到欧4排放所需的技术Additionalemissionsreductiontechnologyisrequired 需要另外的降排放技术ExhaustGasRecirculation(EGR)废气再循环Reducesemissionlevelsfromwithintheengine 在发动机内部即降低排放水平Worksbyslowingthecombustionprocesssoloweringflametemperatures 降低了燃烧过程的速度，从而降低了火焰的温度 OR或ExhaustAftertreatment(Catalyst/particulatetrap) 废气后处理（催化剂/颗粒捕捉器）Worksbyprocessingtheexhaustgasafteritleavestheengine 在废气离开发动机后对其进行处理 OR或Combinationofthetwo以上两者的综合AlikelyrequirementforEuro5欧5可能要求EGRCoolerEGRValveAftercooler中冷器Turbocharger增压器Engine发动机EGRFlowthroughacoolerandcontrolvalve通过冷却器和控制阀后的EGR流量EGR-AlongrouteEGRsystem废气再循环—远程EGR系统EGRCoolerEGR冷却器EGRValve阀Aftercooler冷却器Turbocharger增压器Engine发动机AshortrouteEGRsystem短程EGR系统ButterflyvalveAirfilterMassflowsensor质量流量传感器ParticulatefilterEGRcoolerEGR冷却器EGRvalveEGR阀Venturi文氏流量计BypassEGRcontrolthrottleAir/AirIntercoolerEngine发动机Pres.Sensor1压力传感器1Pres.Sensor2压力传感器2sensor传感器NOxsensorNox传感器Pres.sensor3压力传感器3SpeedsensorHD-EURO4CooledEGRSystemschematicEGR旁通控制阀空对空中冷器空滤器速度传感器颗粒过滤器TechnologyrequiredtodriveaEuro4EGRsystem

欧4EGR系统所需的技术Sensors(7+)传感器Probablyincludingmonitorofturbospeed可能包括增压器速度监控器Controlvalves(3)控制阀VGTturbocharging可变截面增压canbeusedtocontrolinletmanifoldpressure可用来控制进气管压力withcarefuldesigncanalsobeusedtocontrolexhaustmanifoldpressure 如仔细设计，也可用来控制排气管压力Controlledwastegatetechnologymaybeanoption可控旁通阀技术可能是另一种选择©HolsetEngineeringCo...Ltd.....VGT™–VariableGeometryTurbocharging可变截面增压器VGTNozzlemechanism喷嘴环机构Nozzleringfullyopen喷嘴环完全打开

Max.turbinevoluteexitarea

最大涡轮流道出口面积

Min.exhaustmanifoldpressure

最小排气管压力

Min.shaftspeed最小转子速度

Min.turboboost最小增压压力Nozzleringinmidposition喷嘴环在中间位置Reducingturbinevoluteexitarea减小的我论流道出口面积Increasingexhaustmanifoldpressure增加的排气管压力Increasingshaftspeed增加的转子速度Increasingturboboost增加的增压压力Nozzleringfullyclosed喷嘴环完全关闭

Min.turbinevoluteexitarea

最小涡轮流道出口面积

Max.exhaustmanifoldpressure

最大排气管压力

Max.shaftspeed最大转子速度

Max.turboboost最大增压压力Nozzlepositionisinfinitelyvariablebetweenopen&closed喷嘴环位置可在打开和关闭之间无限制地改变VGTOperationmethodVGT的运行机理VGTCrossSectionViewVGT横截面废气速度传感器滑动的喷嘴环和伸出的叶片增压空气出口空气进口压气机气动控制气缸控制空气操作杆涡轮Turbocharger增压器Speedsensor速度传感器ControlAir控制空气PressureSensorPneumaticActuatorIsolatorSwitchElectricalControlLineVehicleBrakeAirTankControl控制阀ValveEngineSpeed发动机速度ThrottleDemand节流要求InletManifold进气管压力/温度Pressure&TemperatureExhaustManifoldPressure(optional)排气管压力（可选）FuelInjectionPumpInformation喷油泵信息AmbientPressure大气压力Containspresetdataonairflowrequirementsforanyfuelquantityinjectedatanyenginespeed,withbuilt-insafetyfeaturesforexcessiveboost,smokeorturbospeedVGTcontrolispartoftheEngineControlSystem

VGT的控制是整个发动机控制系统的一部分气动调节器压力传感器电子控制线开关车辆制动空气罐发动机控制单元包括了在发动机任一转速下喷进的任一燃油质量的空气流量要求的预设数据和关于过高增压压力、烟度、增压器转速的内置安全数据EGRTechnology–turbochargerimpacts

EGR技术—对增压器的影响Recirculatedexhaustgastakestheplaceoffreshairthatwouldnormallygointotheengine.

再循环的废气取代了平常情况下进去发动机的新鲜空气Chargeheatingbythecooledexhaustgas(approx200’C)alsodecreaseschargedensity.

冷却后的废气（大约200’C）仍将加热进气空气，从而降低了进气空气的密度AnEGRenginethereforelookslikeasmallerengine(orthesameenginerunningatalowerspeed)asfarasthecompressorisconcerned. 从压气机的角度来看，带EGR的发动机就象是一台较小的发动机（或同样的发动机但在一较低转速下运行）Targetairdensitymustberetained必须保持目标中的进气密度Pressureratiomustrise压比必须升高Compressorperformanceandmapwidthrequirementsarenowextendedtohigherpressureratios压气机性能和曲线的宽度要求扩展以得到更高的压比CommandValveControlSystemforwastegates

旁通阀的控制阀控制系统Hasabilitytoopenwastegateatlowerpressuresthannormallyexpected能够在比正常情况更低的压力下开启旁通阀CommandvalveundercontrolofECU利用ECU（发动机控制单元）进行控制

旁通阀调节器能控制的区域旁通阀调节器不能控制的区域IConHighTemperatureCapabilityIntelligentControlValve—Icon智能控制阀M12outlet(M14inletonoppositeface)M12出口（对面为M14进口）Exhaust废气Coverplate-aluminium,electronicsbondedtounderside盖板—铝电子元器件固定在下面Valvebody-aluminium阀体—铝Poppetvalvecartridge提升阀盒Electronicshousing-glassfilledNylon电子元器件壳体—填满尼龙的玻璃Breather-plasticwithGore-Texmembrane通风口-塑料-塑性涂料膜CanbeusedforcontrolofVGTorwastegatesystems可用来控制VGT或旁通阀系统Turbocompoundsystems复合式增压器系统Usesasecondaryturbineplaceddownstreamoftheturbochargerturbine.在单级增压器涡端的下方再增加一个二级增压涡轮Thisturbinegeneratespowerthatisusedtoaddpowertotheengine.二级增压所带来的能量为发动机提供了更多的功率Canincreasetotalenginepowerorimprovefueleconomy.能够提高整个发动机的功率和燃油经济性Drivesaneedforasmallerturbochargerturbinestagetomaintainboostpressureatratedspeedandload.在额定功率和负荷的情况下需要一个较小的涡轮级来维持增压压力Atlowerenginespeedstheexpansionratioofthepowerturbineislesssothesmallturbinegivesmoreboost,henceabilityofbetterlowspeedtorque.发动机低速时主动涡轮的扩压比减小，这样小涡轮给出更大的增压，从而得到更好的低速扭距。SystemraisesexhaustmanifoldpressureP3withoutchangingP2.candriveEGRwithoutloweringoffueleconomybecauseofpoorpressuredifference.系统不需要改变P2就可提高排气歧管的压力P3，这样在不需要由于较小的压差损失燃油经济性就可以驱动EGR系统ImpactofTechnologiesforExhaustAftertreatment

排气后处理技术的影响SelectiveCatalyticReduction(SCR)andParticulatetrapsachieve‘systememissions’complianttolegislation.

选择性的催化还原(SCR)和颗粒捕捉技术达到了符合法规的系统排放要求TighteremissionslimitsmaydriveaneedforbothEGRandAftertreatment 更紧的排放限制使得需要同时采用EGR和后处理技术Backpressure(turbineoutletpressure)impactstheperformanceoftheturbocharger.

背压（涡轮出口压力）影响增压器的性能Backpressurecreatedbycatalyticsystemswilldrivetheneedforadifferentturbochargermatch. 接触反应系统产生的背压使得必须匹配不同的增压器Variablebackpressurecreatedbyparticulatetrapswillprobablydriveaneedforactivecontrolofturbochargerperformance: 颗粒捕捉器产生的可变背压使得可能需要对增压器性能进行