凤凰网汽车

原标题：为什么说“可变截面涡轮技术”是保时捷911隐藏很深的杀招？

如今，在各国越发严苛的排放法规压力之下，小排量的涡轮增压发动机已经开始逐步取代自然吸气发动机，成为了目前主流的进气方式之一，而很多人也将其视作为压榨马力的一个重要手段。但涡轮迟滞的问题，却一直困扰着工程师们，为了减少涡轮迟滞，他们穷尽了各种技术手段，在这个过程里诞生了很多大胆创新的方案——譬如可变截面涡轮技术，今天我们就来讲一下它

涡轮迟滞是怎么产生的？

关于涡轮迟滞的问题，很多人都听说过，但是要解释清楚涡轮迟滞到底是个啥，却不是每个人都可以做到的。很多人以为带涡轮发动机的车，踩油门之后动力来得慢，就叫做涡轮迟滞，其实不然。这种情况发生，既有可能是涡轮迟滞，也有可能是变速箱反应慢、油门本身调校慵懒等问题。要解释清楚涡轮迟滞的话，我们首先要搞清楚，涡轮发动机的进气过程是什么样的。

涡轮增压的原理大家都比较熟悉了，就是通过发动机排出的废气，冲击涡轮叶片，带动进气一侧的压气机，提升进气压力，从而提升喷油，来在有限的发动机排量里压榨出更多的马力。在这个过程中，最关键的一个环节就是利用发动机的废气来带动涡轮。但是废气涡轮的叶片，本身是具有一定惯性的，要推动它就需要更快的排气速度去冲击涡轮，而排气速度又和当前发动机的转速息息相关，这就构成了一对相互制约的关系。

这种制约关系在发动机低转速运行下就会变得十分明显。假定没有变速箱干预，踩下油门踏板之后，由于当前发动机转速低，因此排气涡轮转速也很低，导致进气加压的过程很缓慢，增压效果不显著。直到发动机转速攀升到一定阶段之后涡轮才有比较明显的增压效果，前后形成的强烈反差，给人造成了一种油门响应性很差的主观感受，这就是所谓的“涡轮迟滞”。

要“找到”涡轮迟滞，最直接的途径就是找一台手动挡的小排量增压车型，锁定一个挡位，在比较低的转速下猛踩油门，这时候感受到的比较明显的动力“延迟”现象就是了。

涡轮的关键参数：A/R值

涡轮迟滞的严重与否，不但和涡轮的惯性相关，还会和涡轮本身的设计有关，譬如它的体积大小，以及一个很重要的参数：A/R值。可以说，A/R值和涡轮体积很大程度上决定了涡轮是否容易启动。那什么叫做A/R值呢？

A表示Aera，也就是区域，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，指的是涡轮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。而我们要讨论的，是排气一侧涡轮的A/R值，因为这个影响是最大的。为什么这么说呢？

我们来看看排气涡轮的构造，一般来说，排气侧涡轮的废气，都是从入口吹进来，然后推动涡轮叶片之后，从涡轮中心的出口流出。涡轮叶片的每个流道就相当于一个小型的文丘里管。A/R值越小，废气通过涡轮的流速更大，涡轮迟滞更轻微，更容易在低转取得较高的增压值，但是发动机高转速时则会产生较大的排气背压，限制了发动机的功率提高。相反A/R值越大，废气流速提升困难，低转速时涡轮迟滞明显，但是高转速时排气背压小，排气通量更大，对功率提升的作用就更大。看不明白？没关系。

形象点来说，涡轮内每个流道分开看，可以视作一根专吸空气的“吸管”。A/R值越大，相当于“吸管”更偏向于短而粗，短时间内吸气量更大但是更费力；反之A/R值越小，“吸管”更偏向于长而细，吸气更容易但是吸气量就很小了。可变截面涡轮，就是针对这个流道做文章.

VGT(可变截面涡轮)原理和应用

可变截面涡轮技术，大家最为熟知的就是应用在保时捷911上，但实际上这项技术并不是保时捷的专利。它最早其实是用于柴油机，全称为VariableGeometryTurbocharger，而保时捷则称之为VGT(VariableTurbineGeometry)。另外，沃尔沃、奥迪等厂商也有类似于这样的技术，其中沃尔沃称之为VNT(VariableNozzle Turbine)。但是它们在本质上都是一样的——通过可变叶片来实现A/R值的等效可变。

我们来看看带VGT技术的排气侧涡轮，它在原本的涡轮壳体内部、叶片的外围增设了一圈可变角度的导流叶片。这一圈导流叶片固定在壳体上，内部是空心的，带有插销，而插销固定在一个环状的圆盘上，圆盘相对于壳体可以稍微偏转一定的角度。通过电动的机构驱动圆盘偏转，插销移动，就可以带动导流叶片改变角度，而叶片之间的流道间隙就会变化，如此就等效于A/R值中的截面积(A值)可变了。

发动机低转速时减小A值，高转速时则增大A值，这么一来就可以同时兼顾低转时减小涡轮迟滞、高转时增大马力输出两个目标了。

另外，在增压压力过大的时候，也可以通过增大A值来加速气体流通，防止涡轮过载，所以带有VGT技术的涡轮增压器，就可以不需要设置排气泄压阀了，对废气的利用效率也得以提高。

为什么VGT没有大规模普及？

目前应用VGT技术的车型还是有不少的，而其中最典型的就是保时捷911系列了，像997的Turbo/ GT2 RS都有配备，后者更是在3.8L的排量里压榨出了620匹马力之多。此外老款的Q7 3.0TDI、沃尔沃XC70 D5等也有搭载过。如今这项技术也下放到了保时捷718上，但是基本很少有40万以下的车会装备它。为什么VGT没能大规模普及呢？

首先，它本身的原理，就决定了整套机构要和排气涡轮本体一样，承受超过1000摄氏度的排气温度，对材料和机构的耐热性、稳定性要求极高，所以成本也是水涨船高。其次，随着技术的进步，解决涡轮迟滞的选择也更多样化了。首当其冲的就是低惯量涡轮不断普及，其次变速箱技术也得到了进步，降挡反应更快，拉升转速更快，涡轮迟滞得到了更有效的缓解。

而电控涡轮的诞生，更是可以直接从原理上“消灭”涡轮迟滞。在电控涡轮上，进气涡轮不再由废气涡轮直接驱动了，而是通过利用废气涡轮的动能发电后进行储能，再根据当前对动力的需要，由电动机来驱动进气涡轮，不但涡轮迟滞被根除，而且能量的利用率也更高。

驾仕总结：

随着节能减排的形势不断升级，像VGT这样独特的技术，也有望被一系列更先进的技术或者更高效的方案所取代。但是，它在很多中高级车型上，依然发挥着很大的作用。而借助于保时捷911的威名，它更是成为了很多资深车迷津津乐道的话题。