机械增压器旁通阀控制方式与油耗及试验研究.pdf

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1、尹紫恒：机械增压器旁通阀控制方式与油耗及试验研究机械增压器旁通阀控制方式与油耗及试验研究ResearchandtheFuelCo璐umptionandtheT鹤tValVetoControItheMechani∞lSuperchargerByp嬲s尹紫恒(上海交通大学)[摘要]本实验研究为基于最低燃油消耗率的旁通阀开度标定实验。其主要目的是将旁通阀由真空度自动控制改为电动调节，得出不同负荷下燃油消耗率随旁通阀开度的变化关系，从而找出同一负荷下最低油耗点及相应旁通阀开度，为旁通阀电子控制提供控制策略。试验表明优化后的旁通阀开度可以使发

2、动机燃油消耗率较大幅度降低，在低速时，最大节油率4．02％；在高速时，最大节油率6．62％。而在中间转速时的最低燃油消耗率由原机的260．19／kwh下降为257．39／kwh，节油率为1．42％。而且优化旁通阀开度使得发动机在更大的转速范围内处于低油耗区域。而且旁通阀开度优化后，发动机在更大的负荷范围内处于低油耗区。这可以为制定电子控制旁通阀开启策略提供标定参考依据。[关键词]机械增压旁通阀开度罗茨式TVS与涡轮增压器的发动机系统布置有所不同，机械增压器在发动机上的系统布置一般采用节气门前置的设计。机械增压器能够在低于大气压时工作

3、，这样当发动机部分负荷时，节气门半开进气处于低压情况，流经机械增压器的流量减少，因而大大减少了对功率的损耗。这种布置是对于瞬时响应和增压器功率减小到最少来说时最好的结构。图l典型上游布置机械增压系统的构造旁通阀则将增压中冷后与增压器进口处连接起来，根据发动机的扭矩需要调节机械增压器的压比和流量。在低速和低负荷工况时，旁通阀门仍然是打开的。这样就能保证增压器的增压比较小，消耗的能量最少。保持旁通阀打开，可以将燃油消耗降到最低。1旁通阀的控制方式与油耗机械增压器主要采用两种旁通阀，电子旁通阀和真空旁通阀，分别如图2(a)和(b)所示。真

4、空旁通阀多用在汽油机上，在节气门半开状态下，利用进气岐管真空度推开旁通阀。在进气阀全开状态下，它也可以加装一个压力孔利用增压压力打开旁通阀，用来限定在进气阀全开情况下的最大增压比。电子旁通阀和电子节气门类似，且旁通阀失效时将打开，避免对增压器造成伤害。电子旁通阀将由Ecu进行精确控制，且只有在机械增压器进气压力接近环境压力时才开始关闭。通阀(b)真空旁通阀图2电子旁通阀和真空旁通阀2内燃机与配件2014年第5期真空旁通阀里面是一个膜片弹簧，发动机节气门后面产生的真空度对膜片产生吸力，克服弹簧力使蝶阀产生动作。其开启行程和真空度的对应

5、关系如图3所示，在负25Kpa时开始关闭，在一10Kpa时全部关闭。l圭I3真空普通阈j盘力行程曲线由于真空控制旁通阀固有的依靠节气门后真空打开旁通阀的驱动模式，导致增压系统在全部的部分负荷下，机械增压器的进气口都处于负压的环境，因而在期望的压比(增压器出口：环境压力)和增压器工作压比(增压器出口：增压器进口)之间有一个偏差，具体的说就是增压器总是工作在比期望压比高的条件下，根据膜片弹簧的开启条件，压比一般要高0．2左右。而机械增压器的输入功率由压比和转速绝对，压比高导致增压器消耗功率增大。而电子控制旁通阀由Ecu控制和驱动，可以根

6、据实际的流量和压比需要，精确地控制旁通阀的开度，因此可以降低增压器在部分负荷下的输入功率，从而降低部分负荷下的燃油消耗。图4真空旁通阀和电子旁通阀压比差异2发动机试验研究为了实际了解真空旁通阀和电子旁通阀控制方式对发动机油耗的影响和定量的分析，进行了实际发动机是试验研究。本实验所用发动机为美国通用GMLsJ2．0L直列4缸汽油发动机，安装有Eaton第五代M62机械增压器，匹配了真空控制的旁通阀。图5为发动机的外观视图。图5实验用GM哪20L发动机发动机主要参数见下表：表1发动机主要参数制造厂家通用汽车公司型式直列4缸、双顶置凸轮轴

7、、16气门进气方式机械增压缸径(mm)86行程(mm)86．2排量(L)2．003点火顺序l一3—4—2气门机构双顶置凸轮轴、液力挺柱最大功率(kw)155@6000rpm最大扭矩(N·m)27l@4400rpm升功率(kw／L)77．5升扭矩(Nm／L)135怠速转速(r／min)8002．1原机万有特性实验获取万有特性的实验方法主要有两种。一种称为等分扭矩法，其过程为在某一固定转速下，在某一较低扭矩值和根据外特性测得的该转速最大扭矩之间等分几个扭矩点，分别测量在这几个扭矩点的燃油消耗率；另一种是等分进气压力法，即将最大进气歧管绝

8、对压力等分几个点，分别测量在这几个压力点的燃油消耗率。因为扭矩和进气歧管压力均可表征发动机的负荷，因此这两种方法是等同的。等分扭矩法在国内是一种主流的万有特性试验方法。但由于本试验需要研究的是旁通阀在不同进气歧管压力下的开度优化控制策