VTG
VTG是Variable Turbine Geometry的缩写,中文意思是可变几何形状的涡轮叶片。顾名思义,搭载VTG技术的涡轮,其涡轮叶片的几何形状是可变的。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。
基本信息
- 中文名
可变截面涡轮增压器
- 外文名
Variable Turbine Geometry
- 简写
VTG
- 应用
发动机
地面速度信息
$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
<1> 以真北为参考基准的地面航向(000~359度,前面的0也将被传输)
<2> 以磁北为参考基准的地面航向(000~359度,前面的0也将被传输)
<3> 地面速率(000.0~999.9节,前面的0也将被传输)
<4> 地面速率(0000.0~1851.8公里/小时,前面的0也将被传输)
<5> 模式指示(仅NMEA0183 3.00版本输出,A=自主定位,D=差分,E=估算,N=数据无效)
涡轮增压器
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涡轮结构图
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。从右图可以看到,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。