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Wednesday, March 27, 2013

Subaru 渦輪控制原理


1、渦輪的機械壓力: 

先來看這樣一幅圖,可以看到上面有一根管路,右邊連接到渦輪的出氣端,通常是連接到中冷,這裡的壓力=渦輪壓力=引擎的進氣壓力;左邊的管路連接到一個罐子+拉桿一樣的東西上,這個東西就是所謂的內置排氣洩壓閥,或者叫內置廢氣旁通閥。

這個圖對應的背面是這樣的:
可以看到,右上角的拉桿控制的是右面的小擋板,當擋板關閉時,廢氣從左邊的扇葉處排出,推動扇葉產生壓力,理論上,注意僅僅是理論上,壓力越高,引擎進氣量越大,排氣量也越大,會產生更高的壓力,這時的渦輪壓力就失控了。 所以要控制渦輪壓力,就需要右側的小擋板在適當的時候打開,把多餘的壓力從這裡排掉,將渦輪扇葉的轉速控制在一定的水平下。 拉桿帶著一個彈簧,根據不同的渦輪,彈簧壓力有0.3、0.5、0.8Bar等等設置,Subaru原廠的拉桿都是0.5Bar的。 當拉桿上面的進氣孔的壓力達到0.5Bar時,拉桿推動小擋板,打開廢氣旁通閥。
在這種設置中,當渦輪壓力達到0.5Bar後,壓力直接傳遞到拉桿彈簧上,擋板打開,渦輪壓力被限制在0.5Bar。 

2、渦輪壓力控制器

上面說過,Subaru 渦輪的最大機械壓力是 0.5Bar,那麼 WRX 的 0.9Bar 和 STI 的 1.2Bar 是如何實現的呢?這裡就是本文要討論的重點,渦輪壓力控制器。 看圖說話,下面是 WRX 的進氣組件圖:



裡面一共用四根真空管,圖中分別用 Line 1234 標註。可以看出與上面的渦輪示意圖的區別是,渦輪出氣端和拉桿之間的真空管中間多了一個三通(T-fitting),三通通過 Line 3 連接到了一個電磁閥,電磁閥又通過 Line 4 連回到進氣管路上。 原廠的電磁閥上面有兩個孔,也就是我們所稱的兩孔控制器,這兩個孔由電磁閥控制,在「通/斷」之間切換。 簡單說,當電磁閥的狀態為「閉」時,Line 1 的壓力會全部給到 Line 2 上,當達到 0.5Bar 時,推開廢氣旁通閥,渦輪壓力恆定 0.5Bar; Line 1 壓力 = Line 2 壓力。

當電磁閥的狀態為「開」時,Line 1 的壓力在三通上被分為兩部分,一部份被 Line 3 分走,通過 Line 4 重新回到進氣裡,另一部份給到 Line 2 上,只有當 Line 2 達到 0.5Bar 時,推開廢氣旁通閥,渦輪壓力恆定; Line 1 壓力 = Line 2 壓力 + Line 3 壓力。這裡 Line 1 壓力是渦輪壓力,Line 2 壓力最大 0.5Bar 時,壓力停止上升,Line 3 壓力即是渦輪控制器控制的壓力。 由此可見,渦輪壓力控制器的 Line 3 壓力越高(排走的空氣越多),渦輪壓力 Line 1 打的越高,車的性能表現越好。 所以,控制渦輪壓力表現,簡單說就是控制 Line 3 的壓力,即渦輪壓力控制器的工作效率。

3、行車電腦如何控制渦輪壓力控制器

電磁閥的工作狀態不是我們通常理解的 「常開」或「常閉」,而是以一定的頻率在「開」和「閉」直接切換。調整這個切換的頻率的高低,就可以控制Line3的壓力了,這個頻率也就是所謂的Wastegate Duty Cycle=WGDC。在不同油門開度和不同轉速下,分別設定不同的WGDC,也就控制了渦輪在不同狀態下的壓力表現。 下圖是電腦中的設定: 



4、限流珠和變徑管

 這兩個小零件是Subaru渦輪壓力控制系統中必不可少、也是經常被人忽略的零件。 首先上圖中的Line1里面,有一顆鋼珠,長相大概是這樣的: 

這個鋼珠的作用是限流,限制Line1處產生的壓力,如果沒有鋼珠,廢氣閥會過早打開,渦輪壓力打不高。 注意看鋼珠是有個孔的,不同的Subaru渦輪中帶的鋼珠的孔徑是不同的,混用的話,需要配合電腦調節才能保證壓力正常。 另外,Line3和Line4上各有一個塑料的變徑管(上圖中沒有顯示),Line3上的變徑管尤其重要,目前的經驗是,缺少了這個變徑管,在氣溫低的環境下,渦輪壓力會非常不穩,上下襬動幅度很大。 所以請大家注意,無論你換了什麼改裝控制器,這幾個小東西一定要收好,忽視他們的存在經常會導致奇怪的問題。 注意:三孔控制器不需要任何限流珠和變徑管,升級時一定要注意。 

5、常見的問題與原因: 
問:超壓了,壓力無限上升,已經不敢踩油門了
答:檢查 Line1 和 Line2 的接頭是不是掉了。

問:升級渦輪,超壓,隨便踩都 1.3。
答:鋼珠內徑太小,換顆鋼珠或者調整電腦設置。 

問:升級渦輪,壓力上不去,最高 0.7。
答:鋼珠尺寸太大,或者鋼珠已經不見了。 

問:壓力突然上不去,最高只有0.5,沒動過硬體。
答:進入保護模式,渦輪壓力控制器不工作,俗稱鎖吧,去全面檢查一下吧。 

6、升級渦輪壓力控制器: 

常見的方法是把原廠的兩孔控制器升級成三孔的,分為下面幾種:

 A.原廠控制型三孔控制器 
常見的有 Prodrive、Grimmspeed、Perrin 等品牌,介紹在此:
http://bbs.modi-auto.com.cn/read.php?tid=258792 

B.獨立控制型三孔控制器
常見的有 HKS EVC, Greddy Profect B 和 Blitz SBC 等等,介紹在此:
http://bbs.modi-auto.com.cn/read.php?tid=235706
http://bbs.modi-auto.com.cn/read.php?tid=235221

C.手動機械壓力控制器
這個不知道算是升級還是降級,但也是一種改裝方法,歡迎有經驗的玩家提供資料。