详解可变截面涡轮增压技术

柴油机节能减排技术摘要：随着我国交通运输业的快速发展，柴油机尾气排放越来越受到人们的重视。

我国柴油动力机械普遍存在耗油量大、燃烧热效率低、排污严重等问题，及早开展节能减排研究已刻不容缓和势在必行。

基于此，本文首先对柴油机节能减排技术进行了概述，详细探讨了柴油机节能减排措施，旨在提高柴油机的节能减排技。

关键词：柴油机；节能减排技术；措施柴油机具有可靠性、安全性高，寿命长，经济性好等优点，因而作为原动机被广泛应用于运输、电力等领域。

随着当今世界能源和环境问题的加剧，人们对柴油机在能源节约和废气排放等方面要求更高。

柴油机在未来的发展主要以减少排放，降低能耗为宗旨。

1 柴油机节能减排技术1.1 燃烧喷射技术Diesel设计的原型机采用了燃油直接喷射技术，但是必须用压缩空气将燃油吹入气缸，20世纪后逐步发展了液体燃料喷射技术，使燃油充分地雾化，提高燃烧效率。

随着科技发展，在柴油机喷油燃烧优化方面，借助于先进的试验技术和计算机模拟分析技术，模拟三维流动与燃烧模型的燃烧过程，进一步改进燃烧室形状及结构参数。

近年还发展了均质充量压缩点火燃烧，预混合稀薄燃烧，低温预混合燃烧等相关缸内燃烧技术。

提高气缸燃烧高效率和柴油机经济性的关键在于喷射过程是否良好。

20世纪末期出现的电控高压共轨喷射技术实现了缸内气体运动、燃油喷射和燃烧室结构的最佳匹配，其具备超高的喷射压力，并能实现喷射压力、喷油定时、喷油量和喷油规律灵活可控，代表着燃油喷射技术的最前沿和发展趋势。

1.2 涡轮增压技术增压技术是利用叶轮式压气机将进气压力提高，增加进气量，从而提高柴油机的功率密度。

采用增压技术后，发动机功率一般可提高20%～ 50%，高增压的发动机几乎增加100%以上。

传统的增压器很难配合柴油机高低负荷的变化，催生了各种新的增压系统设计理念的发展，主要有：（1）相继增压（STC）。

采用多个小流量增压器，伴随着柴油机工况的变化依次投入运行。

从而改善柴油机的经济性及排放性能。

VGT 可变几何尺寸涡轮在这里，我们又得提到A/R比值。

这比值的概念专题前面已经说明，这里就不再钻研太多。

只要明白A/R比值是决定了涡轮特性这个道理就好。

A/R值越小，表示废气入口相对小，而涡轮叶片的起动惯性低，流速相对高，发动机低转反应比较好，涡轮迟滞效应不明显。

但是发动机高转时小涡轮又会显得力不从心，对于大排量的发动机来说，又会出现进气“吃不饱”的情况。

然而，A/R值越大，表示入口面积较大，涡轮叶片惯性大，低转反应比较迟钝，涡轮延迟变得很厉害，要等发动机转速被提升到较高时，涡轮才有迅猛的表现。

所以我们常见的发动机A/R比值在0.18-0.75之间。

随着涡轮增压技术的发展，人们总是想“鱼和熊掌兼得”。

有没有什么办法能让一颗涡轮拥有多种A/B比值的特性呢？专精于涡轮增压技术的工程师们用VGT技术回答了这一难题。

VGT(Variable geometry turbochargers) 即可变几何尺寸涡轮，通过改变涡轮进气端的叶片几何形状达到改变A/R值的一种涡轮增压技术。

这样的技术最先是应用在柴油引擎上，而应用在转速更高的汽油引擎上并不多见。

最先使用这一技术的是克莱斯勒1989款Shelby CSX-VNT。

它使用了一颗来自Garett的VNT-25可变喷嘴涡轮，2.2L的直列4缸引擎可以发出175ps功率，最大扭矩达到278N?m，以当时的眼光看来已经属于辛辣车种。

不过它只生产了仅仅两台原型车和498台商品车，只让少数人领略了VGT增压技术的风采。

把VGT技术发扬光大的还是来自斯图加特的速度机器。

2006年，代号997的新一代Porsche 911 Turbo带着傲人性能面世。

3.6升的水平对置6缸增压引擎可以产生令人眩晕的480ps，让最高车速达到311km/h。

扭矩更是达到狂暴的620N?m（通过选装Sport Chrono Package运动包可以达到680N?m ！轮胎要倒霉了！）。

这样的扭矩能干掉扭矩“仅有” 465N?m的老冤家—法拉利F430。

变的是截面详解VGT可变截面涡轮增压器2010-11-29 11:01 来源：Che168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』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。

目录柴油车技术突围——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 geometryturbocharger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可变截面涡轮增压器工作原理在汽车的世界里，有一种神奇的小玩意儿叫做可变截面涡轮增压器，听上去有点高大上，其实就是帮你的小车在加速时提供更多动力的东西。

想象一下，平时你在路上开车，踩油门的时候，车子乖乖地跟着你的脚步走，但如果需要快速超车，这时涡轮增压器就像一位超级英雄，随时待命，瞬间给你带来强劲的动力，让你飙起来的感觉真是爽到爆。

这个增压器就像一个调皮的孩子，随时根据需要变换自己的“形态”。

简单来说，它的工作原理就像变魔术一样，涡轮的截面可以根据发动机的转速和负载来调整。

低速的时候，涡轮的截面小，增加进气压力，让车子能够轻松起步。

到高速时，截面增大，让更多空气流进发动机，动力直接翻倍！是不是听起来很酷？就好比你在不同场合下换衣服，走到哪儿都能打扮得体。

涡轮增压器的运行也不是随便的，它和发动机之间有着密切的合作关系。

发动机一旦转速上升，涡轮增压器就会迅速反应，像是听到了号令的士兵，立刻开始工作。

你可想而知，像这样的技术含量有多高。

为了让涡轮转得更快，排气气体就像个加速器，推动着它飞速转动，形成强大的吸气效果。

这样的配合简直默契得不能再默契，开起来就像在跳舞，既轻松又流畅。

说到涡轮增压器，肯定不能不提它的“情绪管理”。

对，你没听错，涡轮也有情绪！当车速较慢时，涡轮增压器可能会感到“焦虑”，它得拼命压缩空气来提升效率，生怕你开慢了没劲。

但只要一加速，涡轮立刻兴奋起来，冲向你想要的速度，简直是精神焕发，令人振奋。

车子瞬间变得灵活，像是小豹子一样在马路上飞奔，耳边呼呼作响，让你不禁大喊一声：“太刺激了！”不过，涡轮增压器也不是一帆风顺的，有时候它也会遇到麻烦。

比如说，过热、过度使用，或者缺乏润滑油，这些都是涡轮增压器的“老毛病”。

就像人一样，累了就得休息，保养是非常重要的。

很多车主在享受涡轮带来的快感时，往往忽视了它的护理，结果造成了不必要的损伤。

你想想，如果你对你的车子不尽心，那它也很可能给你带来意想不到的“惊喜”。

汽车改装之——可变截面涡轮增压技术今天小编在网上看到一句很有道理的话“跑道上的车的状态是很复杂的，只有多调整，体会各种设定下车的姿态和感觉，才能真正明白怎么调车”。

其实改车就如同在跟车对话，当你听得懂它的时候，就能调校出一部好的改装车了。

改车是一个发挥主观能动性的过程，如何更好地提高原车性能，不光是机械系统的问题，也需要我们发挥辩证思维不断的尝试，同样的东西，在不同人手下也是千变万化。

优秀的汽车改装技师，不仅需要过硬的技术，扎实的理论基础，还需要热情、细心、爱心与探索的精神。

今天我们来讲一讲可变截面涡轮技术，我们知道，涡轮大小、涡轮进气量和涡轮迟滞是三个统一的矛盾体。

普通涡轮增压器在全负荷状态下时进气量非常可观，但当发动机转速较低时，就会由于废气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。

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，也能驱动涡轮能达到工作转速，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，即产生排气回压，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色增压效果，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。

为解决上述矛盾，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。

可变涡轮截面
可变涡轮截面是指在涡轮增压系统中，通过改变涡轮叶片的角度或形状，以改变涡轮的特性，从而实现对发动机性能的优化。

这种技术可以应用于柴油发动机和汽油发动机。

可变截面涡轮增压技术（VGT）有多种形式，如电子控制调节和可变截面调节。

电子控制调节通过ECU电子控制单元控制涡轮叶片的角度，以适应不同的发动机工况，实现最佳的增压效果。

可变截面调节则通过改变涡轮叶片的形状或角度，改变涡轮的流通面积，从而改变涡轮的增压比。

可变截面涡轮增压技术可以提高发动机的功率、扭矩和燃油经济性，并降低废气排放。

它可以有效地解决涡轮增压系统的迟滞现象，提高发动机的响应速度和平稳性。

因此，可变截面涡轮增压技术已成为现代发动机技术的一个重要发展方向。