这是一个可变几何涡轮增压器的工作原理：优点、故障与维护

在发动机的各种增压系统中，存在固定几何或可变几何涡轮增压器，后者被称为VGT。两种方式的目标相同：利用排气气流的惯性，向气缸内送入比发动机自身吸气所能吸入的更多的空气，从而提高性能。

但是，采用传统涡轮的增压发动机的主要缺点之一是：当发动机在低转速下运行时，排气气流的能量不足以驱动压缩进气的涡轮加速。相反，当发动机在高转速下运行时，排气流量非常大，涡轮受到的能量冲击过强，因此必须启用泄压阀，从而浪费了排气所携带的部分能量。

可变几何涡轮增压器正是为了解决这一问题而出现的。正如我们接下来将看到的，它无论在低转速还是高转速下，都能更有效地压缩进气。

可变几何涡轮增压器的最早研发可追溯到20世纪50年代中期，不过第一款量产车型采用该技术的是90年代初的Fiat Croma 涡轮柴油版，搭载其1.9升发动机，它也是最早采用直接喷射的柴油机之一。目前，还开发出了直接使用小型电动机来加速涡轮的方案。另外，用于改善增压发动机低转速响应的其他类型涡轮增压器还有双涡流（Twin-Scroll）涡轮。

可变几何涡轮是如何工作的？

固定涡轮与可变几何涡轮（VGT）的区别在于，后者配有一套机构，可以改变排气流冲击涡轮的速度，使其加速更迅速。它改变的不是空气量，而是空气的进入截面。

为此，它配备了一套可变叶片或导叶系统，在发动机低转速运行时关闭，使排气加速，从而增强其对涡轮的推力。发动机在高转速运行时，叶片打开，增大排气的进入截面，因此气流速度降低。这使得最大增压压力能够在发动机更高的转速下达到。

叶片的调节可以通过机械系统实现，使用压力或真空执行器，不过在较新的发动机上，通常采用由发动机电子控制单元（ECU）驱动的一个小型电动机。

您可以通过这个视频更详细地了解可变几何涡轮增压器的工作原理：

https://www.youtube.com/watch?v=AuQor-YnbZ8

可变几何涡轮有哪些优点？

了解了可变几何涡轮增压器的工作原理后，其优点便显而易见：

• 减少或消除增压发动机在低转速加速时特有的“涡轮迟滞”或响应延迟。
• 在发动机的所有转速下优化增压系统的工作，使扭矩曲线更加平坦。
• 通过可动叶片控制增压压力，无需泄压阀或“废气门”。
• 这是比串联双涡轮更简单的方案。尽管如此，仍有一些高性能发动机配备多个涡轮增压器，其中至少有一个为可变几何型。
• 由于优化了扭矩输出，动力性能得以提升，因此能耗和排放也随之改善

可变涡轮有哪些缺点？

由于它是一种更复杂、活动部件更多的机构，可变几何涡轮增压器比传统涡轮更昂贵。出于同样的原因，它也更容易出现故障。

另一个缺点是，在汽油发动机上应用的复杂性，汽油机排气温度更高，需要更精密、更昂贵的研发。

Porsche是最早在汽油发动机上采用可变几何涡轮增压器的品牌之一，目前在小排量发动机上也能见到，其目的更多是提高效率，而非追求高性能。一个近期的例子是全新Alfa Romeo Tonale上的1.5升混合动力发动机。

可变几何涡轮的维护、保养与故障

由于活动部件较多，且这些部件长期暴露在高温和排气气流中，可变几何涡轮增压器比固定几何涡轮更容易出现问题。

最常见的故障是可变叶片系统卡滞。在这种情况下，可变涡轮无法像固定几何涡轮那样正常工作，因为叶片卡死后，发动机只能在某一特定转速范围内正常运转。症状包括明显的动力下降，并随之导致能耗上升。此类情况下，还经常会感觉到动力输出突跳，或出现发动机似乎无力推动车辆的死区。

与空气流量计、EGR以及颗粒过滤器一样，可变几何涡轮卡滞的主要原因之一是长期在城市里行驶，或发动机始终处于极低转速，此时燃烧产生的积碳最多。

因此，避免可变几何涡轮增压器故障的最佳方法是不要把驾驶局限于城市路况，偶尔上高速或公路行驶，让发动机也在中高转速下工作。当然，使用合适的机油并遵守保养间隔也是必不可少的。