VGT增壓器的應(yīng)用

從原理上看，柴油機(jī)的 VGT技術(shù)和保時(shí)捷的VTG并沒有本質(zhì)的區(qū)別，基本的原理和結(jié)構(gòu)都是相似的。下面，我們就通過保時(shí)捷的 VTG技術(shù)來了解一下可變截面渦輪增壓器的工作原理。『圖中渦輪外圍的紅色葉片就是導(dǎo)流葉片』/5下載文檔可編輯一般的渦輪并沒有導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)VGT技術(shù)的核心部分就是可調(diào)渦流截面的導(dǎo)流葉片，從圖上我們可以看到，渦輪的外側(cè)增加了一環(huán)可由電子系統(tǒng)控制角度的導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的相對(duì)位置是固定的，但是葉片角度可以調(diào)整，在系統(tǒng)工作時(shí)，廢氣會(huì)順著導(dǎo)流葉片送至渦輪葉片上，通過調(diào)整葉片角度，控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速，從而控制渦輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速排氣壓力較低的時(shí)候，導(dǎo)流葉片打開的角度較小。根據(jù)流體力學(xué)原理，此時(shí)導(dǎo)入渦輪處的空氣流速就會(huì)加快，增大渦輪處的壓強(qiáng)，從而可以更容易推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效減輕渦輪遲滯的現(xiàn)象，也改善了發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和加速能力。而在隨著轉(zhuǎn)速的提升和排氣壓力的增加，葉片也逐漸增大打開的角度，在全負(fù)荷狀態(tài)下，葉片則保持全開的狀態(tài)，減小了排氣背壓，從而達(dá)到一般大渦輪的增/5下載文檔可編輯壓效果。此外，由于改變?nèi)~片角度能夠?qū)u輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制，這也就實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪的過載保護(hù)，因此使用了VGT技術(shù)的渦輪增壓器都不需要設(shè)置排氣泄壓閥。需要指出的是，VGT可變截面渦輪增壓器只能通過改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性，但是渦輪的尺寸大小并不會(huì)發(fā)生變化。如果從渦輪A/R值去理解的話，可變截面渦輪的原理會(huì)更加直觀。也有的廠商將這項(xiàng)技術(shù)成為 VNT，比如沃爾沃和奧迪，它們?cè)诒举|(zhì)上是一樣的A/R值是渦輪增壓器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，用以表達(dá)渦輪的特性，在改裝市場(chǎng)的渦輪增壓器銷售冊(cè)上也常有標(biāo)明。 A表示Aera區(qū)域，指的是渦輪排氣側(cè)入口處最窄的橫切面積 （也就是可變截面渦輪技術(shù)中的“截面”），R（Radius）則是代表半徑意思，指的是入口處最窄的橫切面積的中心點(diǎn)到渦輪本體中心點(diǎn)的距離，而兩者的比例就是/5下載文檔可編輯A/R值。相對(duì)而言，壓氣端葉輪受 A/R值的影響并不大，不過 A/R值卻對(duì)排氣端渦輪有著十分重要的意義。導(dǎo)流葉片的開度能夠影響導(dǎo)向渦輪葉片的氣流速度，低轉(zhuǎn)速時(shí)開度小（左圖），提高空氣流速，高轉(zhuǎn)速時(shí)開度大（右圖），減小排氣負(fù)壓當(dāng)A/R值越小時(shí)，表示廢氣通過渦輪的流速較高，這種特性可以有效減輕渦輪遲滯，渦輪也就能在較低的轉(zhuǎn)速區(qū)域取得較高的增壓，而發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)則會(huì)產(chǎn)生較大的排氣背壓，使高轉(zhuǎn)速時(shí)功率受到限制。反之，當(dāng)A/R值越大時(shí)，渦輪的響應(yīng)速度就越慢，低轉(zhuǎn)速時(shí)渦輪遲滯明顯，不過在高轉(zhuǎn)速時(shí)，擁有較小的排氣背壓，且能夠更好的利用排氣能量，從而獲得更強(qiáng)的動(dòng)力表現(xiàn)。而VGT技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的截面可變就是指改變A值。當(dāng)葉片角度較小時(shí)，排氣入口的橫切面積便會(huì)相應(yīng)減小，因此A值會(huì)隨之變化，從而擁有小渦輪響應(yīng)快的特點(diǎn)。而當(dāng)葉片角度增大時(shí)，A值隨之增大，這時(shí)A/R值增大，從而在高轉(zhuǎn)速下獲得更強(qiáng)的動(dòng)力輸出?？偠灾?，透/5下載文檔可編輯過變更葉片的角度，VTG系統(tǒng)可隨時(shí)改變排氣渦輪的A/R值，從而兼顧大/小渦輪的優(yōu)勢(shì)特性。小結(jié)：盡管結(jié)構(gòu)和原理都很簡單，但VGT可變截面渦輪技術(shù)對(duì)于增壓效果的提升非常顯著，在目前主流的渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了非常普遍的應(yīng)用。不過，由于硬件材質(zhì)的限制，這項(xiàng)技術(shù)在排氣溫度較高的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上才剛剛起步，保時(shí)捷和博格華納的合作可以說開創(chuàng)了先河。不過，隨著材料科技的進(jìn)步，這項(xiàng)