VGT可变截面涡轮增压器

VGT可变截面涡轮增压器

    在 自主研发的GW4D20型2.0VGT柴油发动机当中，最大的亮点莫过于VGT可变截面涡轮增压器了，它与传统的放气阀式涡轮增压器不同，其采用可变截面技术，该技术可保证发动机在高/低转速时，都可获得通过增压器为其带来的充足进气能量，使发动机的动力输出更加平缓。那么该技术具体原理是什么？内部结构又是怎样呢？

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

    相信大多数网友对涡轮增压技术也不会陌生，但考虑到让读者更清晰的了解这项技术，编辑还需在这里多啰嗦几句。目前，涡轮增压技术已属于发动机上常见的技术之一，它的原理其实非常简单，是由发动机做工燃烧过程中排出的废气带动涡轮，涡轮再带动叶轮对空气进行增压，从而有效增大进气量，提升发动机动力。

发动机燃烧室排出的废气吹动涡轮（右侧黑色），然后带动叶轮（左侧银色）对空气进行增压

    但传统的放气阀式涡轮增压器也有弊端，就是当发动机转速较低时，由于排气量较小，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，在该工作状态时，动力表现甚至小于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。

导流叶片的开启角度是通过调节喷嘴环上可变舌片倾斜或垂直的位置以带动喷嘴环，之后喷嘴环再联动内部的导流叶片，实现其开启/关闭的角度

    而VGT可变截面涡轮增压器则有效解决了这个难题，其核心在于其内部增加可调涡流截面的导流叶片，其位置固定，但角度可以根据发动机工况进行调整，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流量和流速，从而控制涡轮的转速，改变气体压力的大小。简单来说，其原理好比用软管的一端插入水龙头，当开启龙头后，水的压力比较平缓，但当挤压软管出水口的开口时，水压则会变大，而随着挤压面积增大，水的压力则逐渐加大。

利用调节杆推动内部可变舌片的角度，从而实现调节导流叶片的开启/关闭

    上述比喻的例子与可变截面涡轮增压技术相似，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，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，在发动机全负荷状态下，叶片则保持全开的状态，减小了排气背压，从而达到传统大涡轮的增压效果。那么导流叶片是怎样被调节的呢？

左图：位置反馈装置，右图：真空调节器

    控制导流叶面的开启角度是需要先参考一系列的发动机运行工况（例如气门开启，发动机转速，大气压力和水温等），发动机控制单元将计算最合适的涡轮增压器压力，之后通过位置反馈装置反馈给ECU，并计算目前增压器所需要的导流叶片截面积大小，之后由真空调节器通过真空度改变增压器内部调节杆位置，并推动喷嘴环上可变舌片倾斜或垂直的角度带动喷嘴环，之后喷嘴环再联动内部的导流叶片，调节其开启/关闭的角度，从而实现可变截面技术