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。

出色的高速动力

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。

VNT(viriable nozzle turbine)涡轮增压器的一种，VNT就是可变喷嘴涡轮增压器的意思，应用在柴油机上，是一种先进技术。

涡轮增压器(Tubro)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内？，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。

涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器相比，可增加大约40％甚至更多。

内燃机排放与噪声控制

作者张志华，周松

图书目录：

1 内燃机与环境污染 1.1内燃机排气污染 1.2内燃机振动 1.3内燃机噪声

2大气污染和内燃机的有害排放物 2.1大气的品质及其污染 2.2碳氢燃料不完全氧化物的生成 2.3未燃烃(HC)的生成 2.4氮氧化物(NO2)的生成 2.5碳烟的生成 2.6用准维燃烧模型预测直喷式柴油机的NO和碳烟排放量

3内燃机排放污染物的净化措施 3.1内燃机的机内净化措施 3.2电子控制排气净化措施 3.3 内燃机有害排放物的机外处理净化

4 内燃机的排放标准和试验规范 4.1世界各国的汽车排放标准 4.2各国工况试验方法和试验数据整理 4.3有害排放物的测量原理和测量系统 4.4微粒子测量系统和工况试验方法

5 内燃机使用代用燃料时的排放污染与净化涂径 5.1液化石油气发动机 5.2氢发动机 5.3汽油、氢气混合燃烧的系统 5.4醇类发动机 5.5燃气轮机

6声学基础与噪声测量 6.1声波的产生和传播 6.2噪声的度量 6.3噪声的主观评价 6.4声源的指向特性 6.5噪声测量

7内燃机的主要噪声源及其控制 7.1内燃机各类噪声的比较 7.2内燃机燃烧噪声 7.3内燃机机械噪声 7.4 内燃机机体部件的结构响应和辐射噪声 7.5内燃机空气动力噪声

8内燃机噪声源识别技术 8.1噪声源识别的基本要求 8.2常用的噪声源识别方法 8.3噪声源识别的信号分析法 8.4新发展的几种噪声源识别方法

9内燃机整机噪声的防治 9.1 内燃机噪声的等级划分及其许可标准 9.2内燃机噪声控制中的隔声技术 9.3内燃机气动力噪声的降低与消声器