详细讲解VGT可变截面涡轮增压器
VGT增压器

情况说明 1、增压器轴磨损,间隙过大,进气 或排气叶片与壳体摩擦。 2、增压器内进异物,造成进气或排 气叶片损坏,与壳体摩擦 3、增压器超速 1、中冷器进气连接胶管处漏气 2、排气歧管或排气弯管连接处漏气 3、VGT调节器处漏气
1、增压器进油管处漏油
2、增压器回油管处漏油 密封环损坏 回油不畅
GWM‐PPT V2012.2
7
VGT系统工作原理:VGT增压器涡轮端出口面积是受ECU闭环 调节控制。 ECU根据当前发动机转速、水温、进气压力、发动 机负荷等因素计算出合适的喷嘴环开度,通过改变真空调节器 电磁阀的充电效率,调节由真空泵产生的真空,真空作用在 VGT执行器膜片阀上,克服弹簧的弹力,带动调节杆上下运动, 从而改变喷嘴环叶片张开角度,最终调整废气流经涡轮的流通 面积,改变涡轮转速。同时VGT执行器上的调节杆位置传感器 将调节杆的变化又反馈给ECU,实现VGT增压器调节的闭环控 制,使所有的工况点与发动机都能有良好的匹配,使发动机的 性能都达到最佳。 有了可变涡轮几何技术,使能在较低发动机转速下达到更高的 涡轮速度,气缸压力有明显改善,功率及扭矩方面也有明显提 升,在较低转速时可获得较高扭矩,并可维持在一个较宽广的 旋转范围内。
动平衡超差
传感器断路后,整车故障灯亮,报 P0045故障码,
真空连接管脱落
判定方法 增压器压气机端叶轮与壳体之间间隙过小,(正 常情况下最小间隙值应不小于0.1mm),转动时 有明擦壳现象
进气和排气叶片存在缺失、卷边或损坏现象
空滤滤芯保养不及时,或者超过更换期限发生异 常堵塞时 卡箍松动、脱落或胶管破损
¾最高转速20万转/每分钟; ¾涡后最高温度:700℃。
GWM‐PPT V2012.2
VGT&VNT

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。
详解VGT(Variable_geometry_turbocharger_)技术

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。
电力涡轮永磁发电机简介及仿真

电力涡轮永磁发电机简介及仿真引言为了达到越来越严格的排放标准,一些技术如废气再循环系统(EGR)和可变截面涡轮增压器(VGT)在发动机中得到了越来越多的应用。
EGR可以控制气缸内氧的燃烧程度,以减少氮、氧化物排放(NOX);VGT可以增加发动机消耗,实现低排放和高功率.由于两个调节阀之间有很强的耦合,所以很有必要模拟发动机的平均值。
这为后续控制策略和控制器设计提供了一个简单有效的控制导向模型。
由于发动机工作条件广阔、工作环境复杂及其非线性结构,完全依靠物理性能进行建模十分困难。
因此,为了简化发动机空气系统模型,可以用数学模型代替一些比较复杂的描述发动机行为的方法,建立发动机平均模型逐渐成为一种常用的建模方法。
中间模型的主要特点是主要关注发动机整体动力性能,忽略了发动机运行时各缸曲轴不同角度的影响,处理了发动机空气系统中变量的平均值。
这种基于时间的模型,模型设计简单,精度高,可以满足控制策略和控制器设计的要求。
本章主要介绍柴油机空气系统模型的识别,包括固定子模型的识别、动态模型的识别以及整个模型的仿真验证。
仿真结果表明,建立的模型能够满足要求的精度要求。
1.1电力涡轮系统模型概述为了更好地了解发动机的仿真过程,首先要了解柴油机的具体工作原理。
发动机外面的新鲜空气通过压缩机压缩成发动机,由中间冷却器冷却,通过节气门进入进气管,然后与通过废气再循环系统返回的废气混合,进入活塞压缩时燃料和气体混合物燃烧的气缸,产生强大的冲击力。
气缸内的气压和温度也迅速上升,推动活塞向下和曲轴转动时,废气通过排气歧管排出。
一部分废气通过EGR向后流动,另一部分通过涡轮旋转涡轮,从而驱动压缩机,吸入更多新鲜空气。
涡轮机结构复杂,执行机构之间有很强的相互关系.因此,为了达到柴油机的理想控制效果,建立以控制为中心的柴油机空气系统模型势在必行。
柴油机空气系统平均值模拟是应用最广泛的模拟方法。
由于模拟平均结构简单,精度高,能反映实际系统的动态特性。
详解可变截面涡轮增压技术

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。
汽车改装之——可变截面涡轮增压技术

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。
700重卡可变截面涡轮增压器
3号 M/阀
M/阀3 (VG 3) 号
检查行程
端口号 1
2
3
行程
(毫米)
3
6 12
1,2,3 21
操作
行程 21毫米
1,2,3号 M/阀
M/阀1,2,3 (VG 1,2,3) 号 检查行程
端口号 1
2
3 1,2,3
行程
(毫米)
3
6 12 21
窄
可变阀门
1 2
发动机空载
Байду номын сангаас3 4
宽
0
发动机转速
气缸级序号 端口VG 1 端口VG 2 端口VG 3 气缸行程
概述
•每个端口处电磁阀各 自单独调整。 •控制这些M/阀,改变 涡轮旋转速度。 •阀受发动机ECU控制。
端口 VG1 端口 VG2 端口 VG3
回位弹簧
概述
活塞1
活塞2 活塞3
回位弹簧
空气室 1 (端口VG 1)
空气室2 (端口VG 2)
空气室3 (端口VG 3)
•每个活塞行程(动作量)各不相同。 •通过每个活塞行程和行程组合来调整喷嘴开启程度。
此状态下,阀门开启度最小。 在涡轮转速控制中,变为最快旋转速度。
1 2
3 4
●
可变喷嘴开启度 (端口VG1,2 号)
气缸2级 发动机中等转速1。
此状态下,阀门开启度仅大于最小开启度。 在涡轮转速控制中,变为仅迟于最快转速。
1 2
●
3 4
可变喷嘴开启度 (端口VG1 号)
气缸3级 发动机中等转速2。
1
O
X
O
15mm
2
O
O
可变涡轮截面
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。
VGT增压器原理简介(上汽菲亚特红岩动力总成有限公司)
The control system includes a pressure control valve and air compressed piping
9
VGT control The VGT is normally actuated by a pneumatic cylinder (but solutions with electrical actuators are in development In all cases to exploit all VGT advantages an electronic control system is required (incorporated into the engine ECU) VGT actuator position is controlled using inputs from different sensors
Overstressing Increased fuel consumption
At LOW engine speed (less gas flow) the boost pressure is low and as a consequence the fuel quantity (and the engine power / torque) needs limitation (or/and the smoke level increases) The build-up process is slow and it takes time for the engine to reach the required torque (“Turbo Lag”)
长城绿静2.0VGT柴油机拆解
[汽车之家拆解] 作为第三次发动机拆解的主角,长城2.0VGT柴油机终于粉墨登场了。
此前我们已经对发动机生产环节进行了参观,而此时就要对这台2.0排量的新柴油机进行正式拆解了,为了大家阅读的方便,我们首先介绍的是柴油机的高压共轨系统与附件部分,而进排气和缸体部分将随后奉上。
●燃油高压共轨直喷系统与汽油机点燃燃料混合气不同,柴油机是通过将进气压缩加温,再与柴油喷雾混合,压燃燃烧的,因此一套行之有效的燃油喷射系统对于柴油机来说非常关键。
由于柴油机的压缩比大(与一般汽油10-11的压缩比相比,GW4D20柴油机的压缩比达到了16.7),汽缸内的压力非常大,要形成均匀的油雾,也就需要很高的喷油压力,而现在主流的柴油机则是电控的高压共轨喷射,通过高压油泵加压,ECU采集传感器信号,控制带电磁阀的喷嘴改变喷油时机和喷油量,实现燃油喷射的精确控制。
『高压共轨系统主要组成部件』GW4D20柴油机目前所用的这套高压共轨燃油喷射系统由德尔福提供,主要由高压油泵、油轨、高压油管、喷油嘴、各种传感器、ECU等组成。
这套高压共轨系统可以提供最高1800bar的喷油压力,这个压力在国内乘用车柴油机中也算较高的(如VM 2.5排量柴油机的喷射压力为1350bar)。
●高压油泵高压油泵的作用是供给柴油机在正常运转时的足够的高压燃油,同时保证柴油机迅速启动所需要的额外供油量和压力要求。
GW4D20柴油机采用的是德尔福提供的高压油泵,该油泵采用将扇叶式输油泵与高压油泵制成一体的形式,双柱塞式设计,整体结构更为紧凑可靠,也能承受更高的工作压力。
油泵采用皮带驱动,最高压力可达1800bar,值得一提的是,这个压力与上下文所提到的喷油系统、油轨、喷油器的最大压力/工作压力并不完全一致,这与喷油系统和发动机的工况有关,多数时刻高压共轨系统并不一定处于满负荷运转,这样能确保对喷油系统进行更精确的控制,实现燃油燃烧的高效率。
『4D20所用高压油泵』『油泵的驱动轴由皮带带动』『油泵的回油接管(上)和进油接管(下)』『油泵上也有多个传感器和电控部件,图中绿色接头为温度传感器』输油泵将经过燃油滤清器过滤之后的燃油泵吸到泵腔内,当供油压力超过安全阀的开启压力(50-150kPa)时,燃油经高压油泵进油阀进入柱塞腔并被压缩,油压的升高一旦达到高压油轨的油压,出油阀被打开,被压缩的燃油就进入了高压循环。
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详解VGT可变截面涡轮增压器
2010年11月27日 08:12 来源:Che168类型:转载编辑:胡正暘
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。
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。
『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 Turbo charger)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911Turbo,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。
『图中涡轮外围的红色叶片就是导流叶片』
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。
『一般的涡轮并没有导流叶片的结构』
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。
导流叶片的开度能够影响导向涡轮叶片的气流速度,低转速时开度小(如上左图),提高空气流速,高转速时开度大(如上右图),减小排气负压
当A/R值越小时,表示废气通过涡轮的流速较高,这种特性可以有效减轻涡轮迟滞,涡轮也就能在较低的转速区域取得较高的增压,而发动机高转速时则会产生较大的排气背压,使高转速时功率受到限制。
反之,当A/R值越大时,涡轮的响应速度就越慢,低转速时涡轮迟滞明显,不过在高转速时,拥有较小的排气背压,且能够更好的利用排气能量,从而获得更强的动力表现。
而VGT技术所实现的截面可变就是指改变A值。
当叶片角度较小时,排气入口的横切面积便会相应减小,因此A值会随之变化,从而拥有小涡轮响应快的特点。
而当叶片角度增大时,A值随之增大,这时A/R值增大,从而在高转速下获得更强的动力输出。
总而言之,透过变更叶片的角度,VTG 系统可随时改变排气涡轮的A/R值,从而兼顾大/小涡轮的优势特性。
总结:
尽管结构和原理都很简单,但VGT可变截面涡轮技术对于增压效果的提升非常显著,在目前主流的涡轮增压柴油发动机上,这项技术已经得到了非常普遍的应用。
不过,由于硬件材质的限制,这项技术在排气温度较高的汽油发动机上才刚刚起步,保时捷和博格华纳的合作可以说开创了先河。
不过,随着材料科技的进步,这项技术在未来的汽油发动机上必将会得到更广泛的应用。