关于新保时捷涡轮迟滞怎么解决，你需要知道这些技术详解——VTG可变截面涡轮增压技术

2021年5月，国内首台EA211 EVO 1.5T发动机正式下线。

据悉，该款发动机的增压器配备了可变截面涡轮技术（VTG），对于国内的大众粉丝而言，可谓是绝对的好消息。因为早就在欧洲上市的大众VTG，终于在国内进行了量产。

严格意义上讲，VTG其实是由保时捷研发的，霍尼韦尔设计制造的，部分技术共享给奥迪和大众。

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。

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。

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。

VGT可变截面涡轮技术的核心部分就是可调涡流截面的导流叶片，从上图我们可以看到，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。

我们也可以从涡轮的性能指标A/R上来说明可变截面涡轮增压技术的原理。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，压缩机端叶轮受A/R值的影响并不大，不过却对排气端涡轮有着十分重要的意义。

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。

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。

从涡轮增压器方面分析，由于发动机转速变化范围大，废气驱动力变化范围也随之变大，而传统非可变增压器通常与发动机在某一个转速点达到最佳匹配，这样令传统非可变增压器难以在各种工况下与发动机实现良好的匹配。如当发动机转速较低时，排气能量小得可怜，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，这就是人们经常说的“涡轮迟滞（turbo lag）”现象。 解决涡轮迟滞现象有两种方法 ，一个方法就是使用小尺寸的轻质涡轮，另一方法是使用可调叶片式涡轮增压器。

可调叶片式涡轮增压技术不同的厂家有不同的称呼，沃尔沃将其称为 VNT（Variable Nozzle Turbine）可变截面涡轮增压技术，保时捷则将这项技术称为（VariableTurbine Geometry）可变涡轮叶片技术，也有称其为VGT（Variable Geometry Turbocharger）。新奥迪Q73．0TDI使用的就是VTG技术，官方称其为可变截面涡轮增压技术。通过不同工况下（通常是转速）改变排气侧涡轮叶片的几何形状，从而减少涡轮增压器的延迟现象，同时可以提高发动机在低转速段的动力性（包括功率和扭矩）。

VTG可变截面涡轮增压技术的核心部分就是可调涡流截面的导流叶片。涡轮的外侧增加了一环可由ECU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。增压器控制装置中有几个重要的组成部件：调整环、可调叶片、调整环拨销、支撑环。其中，调整环装在涡轮壳上，与可调叶片和轴制成一体的叶片拨销位于调整环相应的卡槽内，叶片轴由支撑环支撑，调整环转动时，即可通过相应的卡槽驱动叶片拨销和叶片一起转动，从而改变叶片角度。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，ECU控制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，ECU控制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，VTG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。

eg.保时捷997

其实，在大众EA211 1.5Evo上已经使用了这种米勒循环+VTG的技术组合。

VTG技术和米勒循环结合，可以带来两个好处：

1、VTG效率的提升可以很大程度上改善米勒循环带来的功率损失，改善性能和增压器动态响应，从而弥补米勒循环带来的功率损失。

2、VTG提高了涡轮机效率，降低了涡前排气温度，可以避免发动机在全负荷情况下零部件保护加浓，从而降低大负荷下的颗粒物排放，实现全域过量空气系数λ=1的燃烧。满足欧洲欧6和中国国6阶段RDE实际道路驾驶工况的排放的法规要求。

这就是大众的1.5T EA211，在以后它将搭载在更多的车型里面。

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