核心部件解密 長城2.0VGT柴油機拆解(2)

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在之前的拆解文章中，我們已經介紹了長城2.0VGT柴油發動機的高壓共軌系統及附件，在本文中，我們將介紹這款發動機的進排氣和氣缸體，包括這款發動機的核心部件，VGT可變渦輪幾何，以及電子EGR閥等。讓我們擰開它的鎖緊螺絲，揭開這臺獨立柴油機的秘密。

● VGT可變渦輪幾何形狀

VGT可變渦輪幾何

長城自主研發的GW4D20 2.0VGT柴油發動機中，最大的亮點是VGT可變渦輪幾何，與傳統的排氣閥渦輪增壓器不同的是，它采用了變截面技術，可以保證發動機在高/低速時都能獲得渦輪增壓器帶來的充足進氣能量，使發動機的動力輸出更加平順。那么這項技術的具體原理是什么呢？內部結構是什么？

廢氣驅動渦輪，渦輪又驅動葉輪加壓空氣體，從而有效增加進氣。

相信大部分網友對渦輪增壓技術不會陌生，但為了讓讀者更清楚地了解這項技術，編輯們需要在這里多說幾句。目前，渦輪增壓技術是發動機中常見的技術之一，其原理其實很簡單。發動機燃燒過程排出的廢氣驅動渦輪，渦輪驅動葉輪增壓空氣體，有效增加進氣量，提高發動機功率。

燃燒室排出的廢氣吹動渦輪，然后帶動葉輪給空氣體加壓。

但傳統的排氣閥渦輪增壓器也有缺點，即當發動機轉速較低、排氣量較小時，渦輪增壓器會因驅動力不足而無法達到工作轉速。在這種工作狀態下，動力性能甚至不如同排量的自然吸氣發動機，這就是我們常說的“渦輪遲滯”現象。

導葉的開啟角度是通過調節可變舌片在噴嘴環上的傾斜或垂直位置來驅動噴嘴環，然后噴嘴環在內部與導葉聯動，實現其開啟/關閉角度。

VGT可變渦輪幾何形狀有效地解決了這個問題。其核心在于內部增加了可調渦流截面的導葉。它的位置是固定的，但角度可以根據發動機的工況進行調整。廢氣將沿著導向葉片被送到渦輪葉片。通過調節葉片角度，可以控制通過渦輪葉片的氣體流量和速度，從而控制渦輪速度并改變氣體壓力。簡單來說，它的原理就像把軟管的一端插入水龍頭。打開水龍頭時，水壓相對平緩，但當擠壓軟管出口的開口時，水壓會增大，隨著擠壓面積的增大，水壓會逐漸增大。

調節桿推動內部可變舌片的角度，從而調節導葉的開/關。

上面提到的例子類似于可變截面渦輪增壓技術。當發動機低速排氣壓力較低時，導葉的開啟角度較小。根據流體力學原理，此時引入渦輪的空氣體的流速會加快，渦輪處的壓力會增大，從而更容易推動渦輪旋轉，有效降低渦輪的滯后性，也提高了發動機在低速時的響應時間和加速能力。但隨著轉速和排氣壓力的增加，葉片的開啟角度逐漸增大。在發動機滿載狀態下，葉片保持全開，降低排氣背壓，從而達到傳統大型渦輪的增壓效果。那么導流葉片是如何調節的呢？

左:位置反饋裝置，右:真空調節器

要控制導葉的開啟角度，需要參考一系列發動機工況。)，發動機控制單元會計算出最合適的渦輪增壓器壓力，然后通過位置反饋裝置反饋給ECU，計算出當前增壓器所需的導葉截面積。之后，真空調節器將增壓器內部調節桿的位置改變真空度，推動噴嘴環上的可變舌片，以傾斜或垂直的角度驅動噴嘴環，然后噴嘴環與內部導葉聯動，調節其開/關角度，從而實現變截面技術。

問題:變截面渦輪增壓發動機的日常維護和傳統渦輪增壓發動機有什么區別？

因為兩個渦輪增壓器的工作原理基本相同，所以在日常維護中不會有太大的區別。首先，消費者要注意縮短車用機油的更換周期，使用耐高溫、抗氧化性能好的優質油品。二是要及時更換機油濾清器和空空氣濾清器，保持汽輪機清潔。最后，在日常駕駛方面，消費者也要注意，在冷車點火后，最好是熱車后再開，而在熄火前，需要等待發動機怠速一段時間，冷卻后再熄火增壓器，以保證增壓器的使用壽命。

電控廢氣再循環閥

廢氣再循環閥被稱為廢氣再循環控制閥，其主要功能是控制進氣系統中的廢氣再循環。廢氣再循環是指發動機燃燒的過程，其中一部分廢氣被引入進氣管，與新鮮空氣體混合，然后進入發動機氣缸進行二次燃燒，從而減少NOx的排放。

但是，過量的廢氣再循環會影響發動機的正常運轉，尤其是在怠速時以及在滿負荷需要發動機動力時，再循環廢氣會對發動機的性能產生一定的影響。因此，需要一種裝置來根據發動機的實際工況和工況的變化，自動調節和控制參與再循環的廢氣量。

電控廢氣再循環閥

左:廢氣再循環閥冷卻器，冷卻廢氣右:電控廢氣再循環閥電機，驅動齒輪調節閥門開度。

廢氣再循環閥可以有效控制進入進氣管的廢氣量，從而解決廢氣再循環過多對發動機性能的影響。廢氣再循環閥安裝在進氣管和排氣管之間，而傳統的氣動廢氣再循環閥通過化油器節氣門上的進氣孔吸入負壓。當進氣孔處的負壓達到EGR閥內彈簧的預緊力時，閥門將開啟，從而在發動機進氣管和排氣管之間形成進氣通道，排氣管內的廢氣將通過該通道進入進氣管，完成廢氣再循環。搭載長城2.0VGT的電控EGR閥有什么特點？

電機轉動上圖中的齒輪，打開/關閉廢氣再循環閥。

電控廢氣再循環閥的優點是比傳統的氣動廢氣再循環閥更精確，可以保證各種工況下的狀態。里面裝有電機。發動機工作時，ECU會根據傳感器反饋的電子信號，知道發動機當前的工作狀況。當閥門需要開啟或關閉時，電子控制單元會向電控廢氣再循環閥中的電機發出信號，電機通過內齒輪運行并關閉閥門，從而實現廢氣循環系統的啟動和停止。

此外，搭載長城2.0VGT發動機的電控EGR閥還具有自清潔功能，因為EGR閥長期使用會產生積碳。發動機關閉后，EUC不會立即斷電。在1-20秒內，EGR閥將從全開到全關重復三次，以清理閥桿和閥座上的積碳，避免積碳過多，EGR閥將正式工作。此外，它還具有自我學習的功能。當發動機關閉時，氣門將落座并關閉。因為積碳可能會導致ECU在0: 00計算氣門的初始位置，所以每次發動機關閉后，ECU都會在0: 00重新記錄氣門的初始位置，避免以后電子EGR閥關閉時出現零位誤差。