可变增压

卫东

上期我们介绍的博格华纳两级可调整进气增压器（regulated two-stage turbocharger）进一步释放了涡轮增压器的潜能，目前还有一种VTG（Variable Turbine Geometry Turbocharger）可變增压技术让增压器性能更突出。早在1984年，博格华纳就开发出了第一代柴油机用VTG增压器，通过改变废气涡轮的进气截面，能大大提升涡轮增压器的响应和增压效率。由于VTG内部布置有精密且复杂的活动机构，原先主要应用于废气温度稍低一些的柴油发动机。

涡轮迟滞导致的动力不平顺一直阻碍着涡轮增压发动机的发展。VTG增压器的奥秘在于它可以改变扇叶截面积，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。

VTG增压系统增加了涡轮导向叶片的调整机构，通过电子控制单元控制导向叶片的角度，在高速时让导向叶片张开，加大与空气的接触面，减缓涡轮转速。低速时则缩小导向叶片角度，提高涡轮转速。如此一来，可让发动机在任何的转速下，维持稳定的增压值，消除了传统涡轮增压器低转速时的“涡轮迟滞”现象，提升了行驶的顺畅性。由于在高速状态下增压器面积会加大，从而可以提供足够的增压值，有利于高速动力的发挥，这种特性直接体现就是后劲足。在2009年，华泰汽车就曾推出了一款2.0L柴油版圣达菲，它所炫耀的资本就是VTG增压器，除提升了平顺性外，油耗还降低了。

在2002年，博格华纳与保时捷合作研发应用在汽油机上的VTG增压器，并于2006年实现了全球首款汽油机VTG增压器的生产。汽油机VTG增压器的难度在于，旋转的小叶片需要具有超强的耐热、抗变形能力和耐久性，对其材料的选择和优化至关重要。如今，博格华纳正开发出废气温度高达1000℃以上的汽油机上应用的VTG增压器。在2016年，马勒涡轮增压系统有限公司也开发出新一代适用于量产汽油增压发动机的VTG增压器。通过此VTG增压器与汽油发动机的匹配优化，发动机响应性和燃烧效率都将得到提高，整个系统成本也将有所降低。如同VTG增压器在柴油发动机上的广泛应用，新一代VTG增压器也将广泛应用于汽油发动机上。马勒目前正致力于进一步开发耐受排气温度高达980℃的汽油机用VTG涡轮增压技术。

汽油机用VTG增压器的两个基本应用目标是提高发动机基本性能和减少部分负荷工况下的油耗。VTG增压器在汽油发动机上的应用，可以显著提高额定功率，同时能够在最佳性能范围内降低最高排气温度和油耗。与废气旁通式涡轮增压器相比，VTG增压器可以利用整个废气流量，提升气体交换效率，从而使上述潜在优势得以实现。随着废气涡轮增压器的优势逐步显现，大幅增加进气量使得汽油更充分地燃烧，发动机的动力输出能够得到飞速的提升。在发动机部分负荷下，降低油耗、提高发动机热效率的有效方法是提高压缩比。然而一味提升压缩比会带来另外一个问题——爆震，就需要引入米勒循环来降低高负荷时的有效压缩比。米勒循环与VTG增压器成为黄金搭档后，在需要高动力输出时即可高效地提供高增压压力。

博格华纳最新的 VTG 技术配备了一个强大的电动执行器，可控制涡轮上游的压力，快速、精确地调节导向叶片，实现瞬时加速的效果和最优化的功率输出。此外，通过博格华纳的专利S形导叶片使发动机在极低的转速下即可提高发动机响应速度。

先进的汽油 VTG 技术能带来出色的油门响应和平稳的动力输送，同时提高发动机的燃油效率，降低排放。VTG增压器和米勒循环发动机将是一对黄金组合，随着进一步追求燃油效率的米勒循环发动机的流行，可有效改善米勒循环低速扭矩的VTG增压器也将随之流行起来。