在介紹電子排氣洩壓閥前,我們首先要了解一下什麼叫排氣洩壓閥。排氣洩壓閥是為了保護引擎以及渦輪的一個部件,由廢氣推動的渦輪葉片高速旋轉,並且其轉速無節制地繼續往上攀升,如果不加以干預,渦輪極可能會不堪重負,而排氣洩壓閥的任務就是當進入渦輪的廢氣壓力達到一定數值的時候,閥門的彈簧會被頂起排出多餘的廢氣,將渦輪轉速控制在一定範圍內。排氣洩壓閥可分為內排式和外排式。
圖:內排式洩壓閥的體積比較小。
圖:葉片的右邊便是內排式洩壓閥的閥門。
內排式洩壓閥(Actuator)可以理解為當進入渦輪的廢氣壓力過大時,通過開啟旁通閥將廢氣再次輸送到排氣歧管,也就是排氣管頭段,進而有效降低渦輪轉速,將渦輪增壓值維持在一個相對穩定的狀態。通過更改排氣洩壓閥門後面的彈簧K值,便可以應用於不同增壓值的渦輪,但通常內排式適用於小渦輪的車型。
圖:現代勞恩斯使用的電子內排式洩壓閥。
圖:電子內排式洩壓閥所佔的空間比較小。
機械式的內排式洩壓閥依靠廢氣作為驅動裝置,使真空盒內的活塞移動形成真空將廢氣排出,在精確度方面可能會存在較大出入。而且廢氣從達到超出的額定壓力到驅動真空盒內膜片,存在一定的時間差,所以洩壓閥的開啟也存在著一定的遲滯。而由電子控制的排氣洩壓閥則智慧化得多,其閥門的開閉由ECU來控制,通過讀取感測器上的數值獲取廢氣壓力值,一旦超過臨界值,ECU便會作出響應,快速精確地通過電磁線圈對閥門進行開啟或者關閉。電子內排式洩壓閥的感測器型別有多種,分別有繼電器式、壓電式、熱感應式、電活性聚合物式和電子微晶片式等。
圖:電子內排式洩壓閥效果圖,結構比較精密。
外排式洩壓閥(Wastegate)形狀有點類似節氣門,當排氣壓力超過一定值時,廢氣便會頂開閥門,然後直接將廢氣引流到引擎外,也就是直接排放到大氣當中。這種洩壓方式一般用在大馬力改裝車或賽車等使用大渦輪的車型,一般的內排式洩壓閥無法承受如此高的壓力。未經任何處理而洩出的廢氣極不環保,而且還有噪聲汙染,因為洩壓時的聲音通常會比較大。由於外排式洩壓閥裝在渦輪之前,不受渦輪內部結構的影響和約束,如果不考慮環保因素的話,它調整廢氣壓力的作用力比內排式更精準、更高效。另外還有一些個別案例,當廢氣的壓力超過一般的內排式洩壓閥,而又未達到外排式洩壓閥的程度,針對這種情況,有車友會把內排式洩壓閥更換成強度更大的閥門。
圖:為了承受強大的廢氣壓力,外排式洩壓閥的結構非常堅固。
圖:開孔巨大,適合於大渦輪車型。
電子外排式洩壓閥的應用史則要追溯到上世紀40年代,波音B-17“空中堡壘”轟炸機上搭載的萊特R-1820星形活塞發動機已開始使用該技術,當時的通用電氣公司成為B-17的強大技術後盾。當然,那時的智慧化程度跟今天比起來肯定是差異甚大。
圖:採用電子外排式洩壓閥的萊特R-1820星形活塞發動機,其實很多汽車方面的技術都是由航空領域移植過來的。
從機械化向電控化邁進正是人類進步的方向,尤其對於汽車此類高科技雜合體來說。沒有了智慧化的電控系統,人類可能難以駕馭一輛超跑,突破不了一系列物理瓶頸,如果想要追求更快的速度,根本難以得償所願。電子排氣洩壓閥讓我們有資本告別機械式的低效,而且精確的閥門控制又能提升車輛的效能。電子式排氣洩壓閥於現階段而言,還是未能全面取代機械式排氣洩壓閥,而電子外排式洩壓閥的相關應用更是少之又少,但根據處於電控時代的我們有一個共識,技術的進步讓我們的裝置越來越智慧化,越來越高效率,越來越輕便,體積碩大的機械外排式洩壓閥在高科技的包裝下必然體積極可能縮小,廢氣進出管口尺寸減小,以節約發動機艙的有限空間,並且發揮出奇高的工作效率。又或者我們設想一下,將電子內排式洩壓閥用在更大號的渦輪上,利用電子操控的準確性,當廢氣壓力達到更大值時才開啟閥門,來達到傳統機械外排式洩壓閥的洩壓效果。
但電子式的排氣洩壓閥也並不是全能選手,它也是有天敵的,那便是熱量和導電液體。我們知道引擎艙的熱量是相當高的,而電子洩壓閥又是放在渦輪廢氣側更是嚴重。然而電子廢氣洩壓閥卻是安裝在這裡,所以我們有理由懷疑其承受能力。除此之外,當我們洗車或是雨天行駛或涉水時,總有可能把這些導電液體碰到甚至浸泡這個部件。所以我們也會懷疑,這個產品是否能夠密封,其密封條是否能夠承受高溫而不脫落或老化,導致起不到密封的作用。
圖:雖然渦輪經過強化處理,但也不是堅若磐石。