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柴油车技术突围——揭秘VGT技术1
变的是截面详解VGT可变截面涡轮增压器2
柴油车技术突围——揭秘VGT技术
涡轮迟滞是涡轮增压发动机最需要解决的问题　
  VGT是英文Variable geometry
turbocharger的缩写，中文说法是“可变截面涡轮增压系统”。简单了解一下涡轮增压发动机的原理和特性，增压发动机区别于普通自然吸气发动机，它是通过增压器进行强制进气的，这样可以大大提升进入气缸内的空气密度，从而达到小排量大功率的目的。涡轮增压发动机的增压器由排气能量驱动，很显然这需要一定的排气能量。当发动机转速较低时，排气能量往往比较小，此时有可能无法驱动增压器。当增压器不工作时，涡轮增压发动机的动力甚至会小于一台同排量的自然吸气发动机，这就是我们常说的涡轮迟滞。这是涡轮增压发动机的一大顽疾，几乎所有工程师都在致力于解决这个问题。 
  涡轮迟滞与增压能量之间的平衡成为一对矛盾体　
  涡轮迟滞与增压涡轮的尺寸有关。增压涡轮越大，涡轮就越难以被驱动，涡轮迟滞就越明显，反之如果增压涡轮很小，迟滞就会大幅度缓解。然而与此同时，涡轮尺寸又与增压能量相关，小尺寸的涡轮虽然可以缓解涡轮迟滞，但在需要增压器工作时它能提供的增压值不大，不利于提升发动机的动力。因此涡轮尺寸、涡轮迟滞与增压值之间存在着一定的平衡关系。大多数常规发动机都只能采用折中的办法来设计，这样很难做到既彻底避免涡轮迟滞，同时又可以获得较大升功率。    VGT是解决这个矛盾最有效的方案　
  VGT就是起这个作用的。其奥秘在于它的增压器可以改变截面积，这就相当于改变了增压涡轮的大小。在转速较低时，增压涡轮会采用较小的截面积，即使转速很低的状态下涡轮也可以顺利启动，大大缓解了涡轮迟滞。在高转速状态下，增压涡轮会采用较大的截面积，这样可以大幅度提升增压值，从而提升发动机的最大功率和扭矩。华泰圣达菲2.0L发动机的“升功率”是国内同级别柴油SUV 中最高的，它的动力表现已经达到或超过众多2.5升甚至2.8升的柴油SUV，VGT在这里同样功不可没。 
  VGT所带来的实际效果 
  平顺
  由于没有涡轮迟滞，带VGT的车型在整个加速段没有动力陡增的时候，因此动力输出平顺，这对于舒适性和安全性都是极其重要的。我们在驾驶华泰圣达菲2.0L时，低速扭矩依然充沛，很难体会到增压器
是何时介入的，整个驾驶过程如同自然吸气发动机一样，这就是VGT起作用的结果。
  低油耗
  普通涡轮增压发动机在低速状态下由于没有涡轮增压器介入，此时的混合气浓度并不能满足发动机的要求，燃烧效率低。有了VGT以后，发动机无论高低转速都在最佳工况下运行，从而大幅度降低油耗，特别是在城市道路状况下使用的油耗。
  低噪音
  燃烧效率高不仅可以降低油耗，而且可以大大缓解柴油发动机因工作粗暴产生的噪音。很多人开华泰圣达菲2.0L时感觉噪音不像常规柴油车那么大，原因就在这里。
  出的高速动力
  这一点前面的原理已经提到。由于在高速状态下增压器面积会加大，从而可以提供足够的增压值，有利于高速动力的发挥，这种特性直接体现为感受就是后劲足。　
  VGT的核心是可变，这是一项全球领先的技术 
  由于车辆在低速和高速状态下的运转工况和需求完全不同，因此“可变”技术一直以来都是众多发动机工程师致力研发的方向。在发动机领域，大家熟悉的气门正时可变、气门行程可变、可变进气歧管等等技术，其目的都是为了解决发动机在高低转速下的不同运行需求。VGT在柴油发动机领域
variable什么意思中文是最核心的一项可变技术，技术含量高，目前还没有得到大面积普及。华泰汽车能够拥有这样一款全球同步技术的机型，确实是值得称道的。
变的是截面详解VGT可变截面涡轮增压器
文章要点：
VGT涡轮增压器同时具有大涡轮和小涡轮的特点，能够提供更宽广的扭矩平台
VGT涡轮的叶片大小并不可变，但是涡轮特性可变
随着技术的发展，人们对于汽车发动机的要求也越来越苛刻，不仅要拥有强劲的动力，还必须拥有极高的效率和足够清洁的排放。这就要求发动机在各种工况下都能要达到其最高效的工作状态，因此就必须满足发动机各个工作状态下对于进气量的需求。这就要求发动机的各部件都能够通过“可变”来满足在不同工况下的条件。比如我们所熟悉的可变气门正时/升程技术，可变进气歧管技术都是如此。那么在柴油发动机上常见的VGT可变截面涡轮增压技术，又有些什么作用呢？下面我们就一起来了解一下。
废气带动涡轮，涡轮再带动叶轮对空气进行增压，从而有效增大进气量
涡轮增压技术是发动机上常见的技术之一，它的原理其实非常简单：涡轮增压器就相当于一个由发动机排出的废气所驱动的空气泵。在发动机的整个燃烧过程中，大约会有1/3的能量进入了冷却系统，1/3的
能量用来推动曲轴做工，而最后1/3则随废气排出。拿一台功率200千瓦的发动机举例，按照上面提到的比例，它在排气上的消耗的动力大约会有70千瓦。这部分功率有一大部分随着高温的废气以热能的形式消耗掉，而废气本身的动能可能只有十几千瓦。但是千万别小看这十几千瓦，要知道家用的落地扇功率不过60瓦左右！也就是说，即使十几千瓦也足够驱动两百多台电风扇了！可想而知，用废气涡轮驱动空气所带来的增压效果非常可观。
BMW的并联双涡轮技术
虽然发动机全负荷状态下时排气能量非常可观，但当发动机转速较低时，排气能量却小的可怜，此时涡轮增压器就会由于驱动力不足而无法达到工作转速，这样造成的结果就是，在低转速时，涡轮增压器并不能发挥作用，这时候涡轮增压发动机的动力表现甚至会小于一台同排量的自然吸气发动机，这就是我们经常说的“涡轮迟滞（turbo lag）”现象。
大众1.4TSI发动机的小尺寸涡轮，拥有较低的启动惯量，在1750rpm时就能够输出220Nm的最大扭矩
对于传统的涡轮增压发动机来说，解决涡轮迟滞现象的一个方法就是使用小尺寸的轻质涡轮，首先，小涡轮会拥有较小的转动惯量，因此在发动机低转速时，在发动机较低转速下涡轮就能达到最佳的工作转速，从而有效改善涡轮迟滞的现象。不过，使用小涡轮也有它的缺点：当发动机高转速时，小涡轮由于排气截面较小，会使排气阻力增加（产生排气回压），因此发动机最大功率和最大扭矩会受到一定的影响。而对于产生回压较小的大涡轮来说，虽然高转速下可以拥有出增压效果，发动机也会拥有更强的动力表现，但是低速下涡轮更难以被驱动，因此涡轮迟滞也会更明显。
保时捷已将可变截面涡轮技术应用在汽油发动机上
为解决这个矛盾，让涡轮增压发动机在高低转速下都能保证良好的增压效果，VGT(Variable Geometry
Turbocharger）或者叫VNT可变截面涡轮增压技术便应运而生。在柴油发动机领域，VGT可变截面涡轮增压技术早已得到了很广泛的应用。由于汽油发动机的排气温度要远远高于柴油发动机，达到1000°C左右（柴油发动机为400°C左右），而VGT所使用的硬件材质很难承受如此高温的环境，因此这项技术也迟迟未能在汽油机上应用。近年来，博格华纳与保时捷联手克服了这个难题，使用了耐高温的航空材料技术，从而成功开发出了首款搭载可变截面涡轮增压器的汽油发动机，保时捷则将这项技术称为VTG（Variable Turbine Geometry）可变涡轮叶片技术。
使用了两个VTG可变截面涡轮增压器的保时捷911
Turbo，在仅使用了3.8L的排量的条件下，就压榨出了368kw/6000rpm的最大功率和650Nm/1950
5000rpm的最大扭矩。还能在超增压模式下，将功率提升到390kw，最大扭矩提升到惊人的700Nm，而此时的升功率也达到了骇人的102
.6kw/L。最难能可贵的是，这台发动机在VTG技术的帮助下，从1950
5000rpm范围内都可以维持650Nm的最大扭矩输出，在低转速下基本察觉不到涡轮迟滞情况。
从原理上看，柴油机的VGT技术和保时捷的VTG并没有本质的区别，基本的原理和结构都是相似的。下面，我们就通过保时捷的VTG技术来了解一下可变截面涡轮增压器的工作原理。

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