可变截面涡轮增压器 –绿盾分享篇

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。

标题：涡轮传奇副标题：详解可变截面涡轮增压技术文：张东方当今的汽车界，涡轮增压是一个时髦的玩意，各路汽车企业动不动就拿涡轮增压给新推车型镀金，动不动就拿涡轮增压来标榜企业的研发实力，你还别说，这招真管用！那么为什么大家都会买涡轮增压的帐呢？你对涡轮增压又了解多少呢？相对于普通自然吸气发动机，涡轮增压发动机是通过增压器进行强制进气的，利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮则将空气进行“压缩打包”处理后送至进气缸，有效增加了进气量，从而大大提高发动机的功率和扭矩，实现了小排量大功率的目的。

但是头戴众多光环的技术明星涡轮增压技术并不完美，而正是这种不完美才催生了可变截面涡轮增压技术的诞生。

为什么要可变由于涡轮增压发动机的增压器需要靠排气能量驱动，所以当发动机转速较低时，排气压力很小，产生的排气驱动力不足以驱动涡轮转动，造成涡轮增压器不仅不能发挥增压作用，甚至其动力表现会输给一台同排量的自然吸气发动机，也就是常说的“涡轮迟滞（Turbo lag）”现象。

解决涡轮迟滞现象的传统方法是折中使用尺寸更小的轻质涡轮，由于小涡轮拥有较小的转动惯量，发动机低转速下，即便排气压力很小也足以驱动小涡轮转动，从而有效缓解涡轮迟滞。

但是当发动机高转速运行时，由于小涡轮排气截面较小，会使排气阻力增加，反而会降低发动机功率和扭矩。

矛盾焦点在于：大涡虽然高速增压效果强劲，但是低速“涡轮迟滞”实在伤不起；而小涡轮虽然避免了低速的Turbo lag，但在高速时不仅增压效果差，还存在副作用；找准了矛盾的焦点之后，工程师发明了双涡轮增压技术，即涡轮增压系统布置两个涡轮，在高、低转速下分别采用大、小涡轮，规避了两者的缺点，发挥了双方的优势。

可变截面涡轮技术双涡轮增压相对于传统的涡轮增压技术确实有了不小的进步，但是毕竟只有两个涡轮，只能实现两级增压，不能以连续的工作状态应对复杂多变的行车工况，而且低速时小涡轮增压动力不足，面对这一矛盾，可变截面涡轮增压技术（VGT）就应运而生了。

可变截面涡轮增压系统VGT简介柴油车技术突围——揭秘VGT技术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”。

这个名称很多人都看到过，但到底这个“可变截面”对于涡轮增压、乃至发动机有何实际意义呢？涡轮迟滞是涡轮增压发动机最需要解决的问题在此之前，我们要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”。

专利名称：一种可变截面增压器专利类型：实用新型专利
发明人：丛建军,李风芝,张龙戈申请号：CN201220403658.3申请日：20120815
公开号：CN202851094U
公开日：
20130403
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种可变截面增压器，包括涡轮壳、喷嘴环，其特征是在涡轮壳的内侧上，即与喷嘴环之间位置设置有耐热不锈钢的环形下垫板。

本实用新型的有益效果是，由于在涡轮壳与喷嘴环之间设置有耐热材质的环形下垫板，下垫板将涡轮壳与喷嘴环叶片隔离开，耐热材质的下垫板在高温工作环境下不易产生积碳，这样既能保证维持原设计的基本结构，又能使可变截面增压器喷嘴环不受积碳的影响而保持正常有效的工作状态，同时也有效的控制了与之配套的涡轮壳的生产成本。

申请人：沈阳骏朗汽车零部件制造有限公司
地址：110173 辽宁省沈阳市东陵区祝家街道田家屯村1号
国籍：CN
代理机构：沈阳科威专利代理有限责任公司
代理人：张述学
更多信息请下载全文后查看。

可变截面涡轮增压技术
可变截面涡轮增压技术是一种用于提高内燃机效率和动力输出的先进技术。

它通过改变涡轮增压器进气道的截面积，以适应不同工况下的进气要求，从而提供更高的增压效率和更广阔的工作范围。

传统的涡轮增压器在设计时通常采用固定的进气道截面积，这导致在不同转速和负荷条件下，进气流速和增压效率无法达到最佳状态。

因此，可变截面涡轮增压技术应运而生。

该技术的核心是一个可调节的进气道截面积，通常通过可变几何涡轮增压器（VGT）或电动涡轮增压器（EVT）来实现。

VGT通过改变涡轮进气和排气室之间的导流板位置来调节截面积，而EVT则通过电动机驱动的可调节涡轮来实现。

根据不同的工况需求，可变截面涡轮增压技术可以实现两种模式的切换：低转速高增压模式和高转速低增压模式。

在低转速下，增压器的进气道截面积会被调整为较小，以提供更高的增压比和更大的扭矩输出。

而在高转速下，进气道截面积则会被调整为较大，以提供更大的进气流量和更高的功率输出。

可变截面涡轮增压技术的优势在于它可以显著提高内燃机的瞬态响应和动力输出。

在加速时，通过快速调整进气道截面积，可实现更快
的增压响应，从而减少涡轮滞后和增压峰值延迟，提供更顺畅的动力输出。

此外，该技术还可以提高燃烧效率，减少排放和燃油消耗。

总的来说，可变截面涡轮增压技术是一项重要的发动机技术创新，它可以提高内燃机的效率和动力性能，同时也有助于减少环境污染。

随着对环保和燃油经济性要求的不断提高，可变截面涡轮增压技术将在未来的汽车工业中得到广泛的应用和发展。

解决可变截面涡轮增压器喘振问题的研究引言：现代国内外乘用汽车柴油发动机几乎全部采用进气增压器的方式，应用最广泛的是废气涡轮增压器。

涡轮增压器的型式主要有放气阀式涡轮增压器（wgt）、可变截面涡轮增压器（vgt）、多级增压器等。

可变截面涡轮增压器由于其较宽的流量范围、不同工况的多适应性、较高的性价比，越来越受到各柴油机厂的亲睐。

在增压器给发动机带来明显动力提升的同时，也伴随着一些本身的质量问题，其中增压器喘振是诸多增压器问题中普遍存在的一项问题。

文章将通过一个简单的实例，对相关的控制策略进行一个简单的分析，供增压器设计及试验人员参考。

虽然可变截面涡轮增压器在乘用车市场应用越来越广泛，但相对于普通放气阀式涡轮增压器而言在成本和故障率上同样存在着一定的劣势，开发成本较高、开发周期较长。

一款柴油发动机在搭载不同车辆时，会由于车辆进气系统的差异或动力性的需求不同对增压器控制和增压压力的需求也不同，这样就有可能出现某款车型出现增压器喘振的问题。

为了节省开发成本、缩短开发周期，一般主机厂会采取优化ecu控制策略来解决此问题。

因此，在不损失车辆动力性、不更改增压器硬件设计的条件下，通过优化ecu标定控制策略，控制不同工况下vgt喷嘴环的开度、egr阀的开度来解决vgt的喘振问题是每个柴油机标定人员一直研究的工作。

一、问题描述国内某自主品牌一款自动档suv搭载2.0l柴油发动机，在车辆行驶过程中，个别工况出现急加速收油门增压器喘振的问题，严重影响车辆的驾驶舒适性。

二、原因分析（一）增压器喘振问题的机理车辆在行驶过程中，由于工况或负荷的变化导致增压器进气流量突然变小，当压气机的流量小到一定值后，气体进入工作叶轮和扩压器的方向偏离设计工况，叶片背面气流出现分离并且不断扩大，同时产生强烈的脉动并有气体倒流，引起压气机气流的流量、压力出现波动，导致压气机产生强烈的振动并发出异常的响声（二）ecu数据测量、分析通过监控发动机ecu参数确认增压器问题真因。

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。

可变截面涡轮增压工作原理从原理上看，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。

图中涡轮外围的红色叶片就是导流叶片一般的涡轮并没有导流叶片的结构VGT技术的核心部分就是可调涡流截面的导流叶片，从图上我们可以看到，涡轮的外侧增加了一环可由电子系统控制角度的导流叶片，导流叶片的相对位置是固定的，但是叶片角度可以调整，在系统工作时，废气会顺着导流叶片送至涡轮叶片上，通过调整叶片角度，控制流过涡轮叶片的气体的流量和流速，从而控制涡轮的转速。

当发动机低转速排气压力较低的时候，导流叶片打开的角度较小。

根据流体力学原理，此时导入涡轮处的空气流速就会加快，增大涡轮处的压强，从而可以更容易推动涡轮转动，从而有效减轻涡轮迟滞的现象，也改善了发动机低转速时的响应时间和加速能力。

而在随着转速的提升和排气压力的增加，叶片也逐渐增大打开的角度，在全负荷状态下，叶片则保持全开的状态，减小了排气背压，从而达到一般大涡轮的增压效果。

此外，由于改变叶片角度能够对涡轮的转速进行有效控制，这也就实现对涡轮的过载保护，因此使用了VGT技术的涡轮增压器都不需要设置排气泄压阀。

需要指出的是，VGT可变截面涡轮增压器只能通过改变排气入口的横切面积改变涡轮的特性，但是涡轮的尺寸大小并不会发生变化。

如果从涡轮A/R值去理解的话，可变截面涡轮的原理会更加直观。

也有的厂商将这项技术成为VNT，比如沃尔沃和奥迪，它们在本质上是一样的A/R值是涡轮增压器的一项重要指标，用以表达涡轮的特性，在改装市场的涡轮增压器销售册上也常有标明。

A表示Aera区域，指的是涡轮排气侧入口处最窄的横切面积（也就是可变截面涡轮技术中的“截面”），R（Radius）则是代表半径意思，指的是入口处最窄的横切面积的中心点到涡轮本体中心点的距离，而两者的比例就是A/R值。

相对而言，压气端叶轮受A/R值的影响并不大，不过A/R值却对排气端涡轮有着十分重要的意义。