大家好，我是李Sir。從本期開始，啟動一個專題系列：李解發動機技術，用通俗的語言，為你解讀發動機的先進方案和基本原理~撰文不易，如需轉載，請務必掛本文連結，抄襲必究~

之前介紹的發動機時，作品中多次提到了兩種增壓技術。今天李Sir首先為大家解讀其中一項，即可變截面增壓器。

可變截面增壓器的作用

渦輪增壓器主要由一個渦輪機、一個壓氣機和連線二者的中間軸構成。發動機的排氣管連線著渦輪機，從發動機排出的廢氣吹動渦輪飛速轉動，並透過中間軸帶動壓氣機葉輪轉動，從而壓縮排氣，增大了進入發動機的空氣量。空氣越多，可以燃燒越多的油，能釋放更多的能量，發動機輸出功率更高。

渦輪增壓器的基本結構

增壓器的規格多種多樣，每個增壓器都有適用範圍。小增壓器在較小的氣流下（即發動機低功率執行時）即可高速轉動，但當氣流較大時（即發動機高功率執行時）增壓器可能由於轉速過高而破壞。反之，大增壓器在較大的氣流下（即發動機高功率執行時）能可靠運轉，但當氣流較小時（即發動機低功率執行時）增壓器轉速太低增壓效果差。

可變截面增壓器可以在一定程度上對上述問題進行調節，為了讓大家容易理解，這裡拿一個針管作類比。以恆定的速度推動針管將管內氣體排出，當帶針頭時，氣體不容易排出，針管內氣壓大，感受就是需要施加較大的力；當不帶針頭時，氣體容易排出，針管內氣壓小，感覺不費力就能推動。

流通截面大小對增壓壓力的影響

當發動機低功率執行時，減小增壓器渦輪機的流通截面，相當於帶針頭的針管，排氣壓力變大，渦輪葉片轉速高；當發動機高功率執行時，加大增壓器渦輪機的流通截面，相當於不帶針頭的針管，排氣壓力變小，保護渦輪葉片不超速。

可變截面增壓器通常有兩種結構形式，下面分別介紹。

VGT增壓器的結構

VGT，即Variable Geometry Turbocharger，可變幾何增壓器。也有的廠家叫做VTG，即Variable Turbine Geometry，可變渦輪幾何。名稱相近，基本結構原理也是一樣的，增壓器供應商博格華納和霍爾塞特用的都是這個技術。

VGT的渦輪是可以滑動的，又叫滑動可變噴嘴。

VGT增壓器結構

透過可變幾何執行器，控制滑動可變噴嘴沿中間軸軸線方向移動。

可變幾何執行器

增壓器幾何截面由小到大的調整過程如下：

——噴嘴全關，滑動噴嘴位於最外側，此時渦輪機的流通截面最小，排氣管氣壓最大，此時增壓器轉速最高，空氣增壓壓力最大；

——噴嘴部分開啟，滑動噴嘴向內移動，此時渦輪機的流通截面變大，排氣管氣壓減小，此時增壓器轉速減小，空氣增壓壓力隨之減小；

——噴嘴全開，滑動噴嘴位於最內側，此時渦輪機的流通截面最大，排氣管氣壓最小，此時增壓器轉速最小，空氣增壓壓力最小。

幾何截面變化過程

VNT增壓器的結構

VNT，即Variable Nozzle Turbocharger，可變噴嘴增壓器，增壓器供應商蓋瑞特（原名霍尼韋爾）採用此技術。

VNT的渦輪葉片外側，有一圈可以調整的導流葉片。

VNT的導流葉片

透過可變幾何執行器，控制導流葉片角度。

導流葉片角度變化

增壓器幾何截面由小到大的調整過程如下：

——噴嘴全關，導流葉片之間間距最小，此時渦輪機的流通截面最小，排氣管氣壓最大，此時增壓器轉速最高，空氣增壓壓力最大；

——噴嘴部分開啟，導流葉片之間間距增大，此時渦輪機的流通截面變大，排氣管氣壓減小，此時增壓器轉速減小，空氣增壓壓力隨之減小；

——噴嘴全開，導流葉片之間間距最大，此時渦輪機的流通截面最大，排氣管氣壓最小，此時增壓器轉速最小，空氣增壓壓力最小。

幾何截面變化過程

可變截面增壓器的優點

可變截面增壓器的原理和結構相信大家已經弄懂了，那使用這種增壓器，具體能帶來哪些好處呢？

——更高的輸出扭矩：透過減小流通截面，在較寬的發動機轉速範圍內增加進氣量。特別是對於轉速範圍較寬的輕型發動機，更適合使用可變截面增壓器。

提高扭矩

——良好的低速響應性：透過減小流通截面，提高排氣管壓力，使增壓器轉速得到快速提升。

——更低的油耗：相較於普通放氣閥增壓器，在全轉速範圍內，可變截面增壓器有更高的效率。

——輔助實現EGR：EGR透過把廢氣再迴圈到新鮮空氣裡，降低了缸內的氧氣含量，進而降低了燃燒過程中產生的廢氣NOx。僅當排氣管內的氣體壓力高於進氣管的氣體壓力時，廢氣才能實現再迴圈。對於某些不滿足這個條件的工況，比如車輛低速高負載執行時，透過減小流通截面，可以提高排氣管內氣體壓力，從而實現EGR。

輔助EGR

——提高SCR轉化效率，降低排放：SCR的主要作用是透過尿素還原NOx，但只有在較高的溫度下才能獲得良好的轉化效率。增大流通截面既可以減小進氣量，空燃比的降低可以提高排氣溫度，從而提高SCR轉化效率。

結語

可變截面增壓器在效能表現上優勢突出，但它也有缺點，就是貴。一個可變截面增壓器，成本是同樣尺寸普通放氣閥增壓器的兩三倍。國產可變截面增壓器也有廠家在做，但由於起步較晚，質量還不是很穩定。

目前大多數發動機使用的都是成本較低的普通放氣閥增壓器，如果你的車上用了可變截面增壓器，那麼你的整車效能大機率在同級別汽車中屬於較為優秀的。

對於可變截面增壓器有任何疑問，歡迎大家留言討論。

如果本期作品有幫助到您，請不吝關注及點贊。我是李Sir，一個陪你深入瞭解發動機的朋友。

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