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圖解 寶馬twinscroll廢氣渦輪增壓器

小知識廢氣寶馬twinscroll

寶馬twinscroll廢氣渦輪增壓器結構
twinscroll表示帶有一個雙渦管渦輪殼體的廢氣渦輪增壓器 。這樣可以分別將兩個氣缸的廢氣引導至渦輪處 。n20發動機與其他4缸發動機一樣，采用將氣缸1和4、氣缸2和3集成在一起的設計 。這樣可以更高效地利用脈沖增壓效果 。

n20發動機裝有采用twinscroll技術的廢氣渦輪增壓器 。該廢氣渦輪增壓器在渦輪入口處有兩個獨立通道，可分別將兩個氣缸的廢氣引至渦輪葉片處 。結構如下圖所示 。

n20發動機廢氣渦輪增壓器
a-氣缸2和3的廢氣通道；b-氣缸1和4的廢氣通道；c-排氣至催化轉換器；d-進氣消音器輸入端；e-環形通道；f-排氣至增壓空氣冷卻器；1-廢氣旁通閥真空罐；2-機油供給管路；3-廢氣旁通閥；4-渦輪；5-冷卻通道；6-機油通道；7-冷卻液回流管路；8-循環空氣減壓閥

廢氣渦輪增壓器采用帶有電動循環空氣減壓閥和真空控制廢氣旁通閥的傳統結構 。



寶馬twinscroll廢氣渦輪增壓器工作原理

通過廢氣渦輪增壓器實現發動機增壓有兩種工作原理，即定壓增壓和脈沖增壓 。

定壓增壓是指渦輪前的壓力幾乎恒定，用于驅動廢氣渦輪增壓器的能量通過渦輪前后的壓力差獲得 。采用脈沖增壓方式時，渦輪前的壓力變化迅速而顯著，通過從燃燒室排出廢氣形成脈沖，壓力增大時就會產生作用在渦輪上的壓力波，此時利用廢氣動能，使壓力波以脈沖方式驅動廢氣渦輪增壓器 。

脈沖增壓可實現渦輪增壓器的快速響應特性，特別是在轉速較低情況下，因為此時脈動最強，而在定壓增壓模式下渦輪前后的壓力差尚小 。

實際上pkw發動機的廢氣渦輪增壓器始終利用兩種增壓方式 。根據尺寸參數、廢氣通道導向和氣缸數量決定脈沖增壓模式使用比例 。

在單缸發動機上，曲軸每旋轉兩圈完成一個排氣循環 。因此從理論上來說，每720°曲軸轉角中有180°用于排氣 。下圖以非常簡化的方式展示了單缸發動機廢氣渦輪增壓器前的壓力情況 。

單缸發動機廢氣渦輪增壓器前廢氣通道壓力曲線
a-下止點，排氣門打開；
b-上止點，排氣門關閉，進氣門打開；
c-下止點，進氣門關閉；d-上止點


點火如上圖所示，曲軸每旋轉720°，曲軸轉角就會產生一個作用在渦輪上的壓力波 。該脈沖可使渦輪加速 。

下圖展示了4缸發動機渦輪前的壓力情況 。

4缸發動機廢氣渦輪增壓器前廢氣通道壓力曲線
1-氣缸1排氣門打開；2-氣缸2排氣門打開；
3-氣缸3排氣門打開；4-氣缸4排氣門打開

由于曲軸旋轉兩圈后所有氣缸均完成了各自的排氣循環，因此在720°曲軸轉角內產生了四個壓力波 。點火每隔180°曲軸轉角均勻分配 。在此過程中壓力波相互疊加 。某一氣缸壓力下降時，下一氣缸的壓力已經增大 。

因此，在渦輪前形成了疊加壓力，如下圖所示 。

4缸發動機廢氣渦輪增壓器前廢氣通道壓力曲線（疊加）


疊加作用會使最小壓力與最大壓力差值明顯減小 。因此壓力波作用在渦輪上的脈沖也隨之減小，進而導致廢氣渦輪增壓器內的脈沖增壓減少 。

在4缸發動機上可通過twinscroll廢氣渦輪增壓器來防止出現這種情況 。

其方式是將四個氣缸分為兩個通道，在每個通道內都實現一個2缸發動機的壓力情況，如下圖所示 。
【圖解 寶馬twinscroll廢氣渦輪增壓器】

4缸發動機廢氣渦輪增壓器前廢氣通道壓力曲線

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