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通用汽车专利要求中揭示了创新的串行顺序涡轮增压理念

汽车 2020-04-14 12:59:47

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通用汽车公司一直在努力保护这一想法,该想法可能成为非对称分级双涡轮增压技术下一步迈出的重要一步,泄露的专利文件描述了一种创新的旁路系统。

北美出版物GMInsideNews获得了该专利申请,该专利申请于5月在美国提出,但与2014年在英国提出的先前申请相互参照,这可能表明Vauxhalls参与了其开发。

在汽车世界中,串联连接一对不同大小的涡轮增压器并根据发动机转速或负载引导废气并不是什么新鲜事,许多制造商使用该原理在不降低较高发动机转速的情况下最小化发动机低转速时的增压,但是通用汽车的系统更简单。

尽管其他解决方案很有效,但使用两个涡轮增压器以及相关的排气和进气管道通常与发动机本身一样麻烦,并且会产生损失,但通用汽车的旁通阀试图通过提高效率来减少发动机罩下的杂物。

像其他半复合式布局一样,在低发动机转速下,GM系统在将排气排出并流过第二个更大的涡轮之前,将废气引导到一个较小的涡轮(在获得专利的想法中为可变几何类型)的涡轮中。

在此阶段,较小的涡轮能够加速到所谓的增压阈值,在该阈值处产生有用的歧管压力以增加功率和扭矩输出。进入第二涡轮的气体的影响较小,但有助于启动较大涡轮的旋转。

在较高的发动机转速下,废气流被引导通过较小的涡轮,并仅进入较大的第二级涡轮,在涡轮中第二级涡轮可以使较大的压缩机加速,从而产生完全的增压压力和体积。通用汽车系统的不同之处在于旁通阀设计。

其他系统可以在系统的不同位置使用多个阀门,并需要它们自己的管道,执行器和接线,但是北美汽车巨头的系统将所有排气流管理功能整合到了一个带有位于排气歧管中的执行器的单元中。

根据该专利申请,该设计“限制了旁路系统的机械复杂性……简化了整个系统”,并可能导致“优化涡轮机的进气管道,而不会损害功率范围或低端范围的性能”。

简单系统的本质是,一对蝶阀控制排气流向任一涡轮,并由一个执行器操作的单个主轴连接。

当较小的涡轮阀打开时,大型涡轮通道阀旋转90度,从而阻止了气体的流动,但是当执行器工作时,较大涡轮的管道打开,同时将较小涡轮阀旋转到关闭位置。

此功能的另一个优势是为较小的涡轮机提供了物理障碍,使系统能够保留焓焦耳(或气体中的全部热能),从而提高了压缩机效率并减少了滞后。

该系统被整合到发动机管理计算机中,并且能够在许多不同的图表下运行,从而使阀门能够根据发动机转速,负载,温度和环境条件来切换气体路径。

通用汽车尚未在其应用中指定该系统是应用于汽油发动机还是柴油发动机,尽管设计中似乎没有任何限制将其应用限制在火花或压缩循环上。

在附图中描绘了四缸发动机,但不知道汽车制造商将首先将该技术应用于什么,或者该技术是否将其完全从专利局的档案中提取。

随着电动增压器和电动离心压缩机的出现,它们几乎可以立即做出响应,从而提供无滞后的增压,该专利构思可能已经被取代。

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