为什么只有保时捷911Turbo的发动机使用了可变涡轮技术

答案很简单，因为贵啊。

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众所周知，涡轮的工作原理，是先把排气在涡轮的喷嘴中加速，使得高温高压气体中的内能转换为动能，再把动能的一部分传递给涡轮叶片，让这个叶片带动另一端的压气机（Compressor）增压空气，如下图所示，黄色的是喷嘴，白色的是涡轮叶片。

对于绝大多数涡轮增压发动机，上述黄色部分是固定的，这也就导致，一个涡轮增压器只有一个固定的工作范围，并且不能自主调节负荷。这就是为什么涡轮增压发动机在涡轮增压阶段的动力输出，需要用控制废气旁通阀来调节（详见知乎回答：涡轮增压发动机如何控制扭矩输出？），并且转速过高或者过低涡轮的工作都不够高效，比如为了让发动机在低转速输出大扭矩，需要一个小涡轮但是在高转速小涡轮不够有效，如果为了在高转速输出大扭矩也就是功率取向，需要一个大涡轮但是涡轮迟滞比较大（详见知乎回答：为什么现在的涡轮增压发动机从一两千转就输出最大扭矩但是还有明显的涡轮迟滞呢？）。

可变涡轮全称可变截面涡轮，英文可以叫VGT也就是Variable Geometry Turbine（可变几何形状涡轮）或者VNT也就是Variable Nozzle Turine（可变涡轮），都是指上图黄色的部分可以改变形状，如下图所示。

放大看不同的角度会导致不同的喷嘴截面和气体喷出的角度，这样就可以主动控制涡轮的工作负荷，也扩大了和发动机匹配的工作范围，所以有VGT的发动机控制增压阶段的动力输出直接调节喷嘴的角度就可以了。

但是为什么这么好的系统没有什么车在用呢？很简单，因为贵。

为什么会贵？因为涡轮直接连接排气段，高温是最大的问题（汽油机最大功率点排温稳态在1000摄氏度以上，考虑不同转速不同负荷排温范围700-1000摄氏度）。

对于固定喷嘴涡轮，还是可以实现在很长时间内承受这个温度的要求的，因为喷嘴是直接和涡轮壳体造在一起的，其实就是个固定的固体。但是如果为了实现可变，就需要加喷嘴可变的机构，如下图所示，可变机构清晰可见。

有了这些，事情就没那么简单了，这不是说可变涡轮无法承受高温排气，而是无法做到在可靠地保证可变性能的情况下，还长时间承受高温排气。这个所谓的长时间就是各家整车厂自己的标准了，比如在最大功率点跑xx小时。

我知道的是，除了众所周知的抗高温合金材料还有加陶瓷涂层，当时上学的时候教授还说，保时捷是还把VGT承受最大功率排温的试验标准缩短到半个小时，这个事情才成行的。也就是说，当时这个技术的鲁棒性还是比较低的，当然，半个小时也是足够的，因为当时保时捷的依据是，没人会开着911 Turbo在Autobahn上连续保持接近极速半个小时，主要是路况不允许。

所以整个事情最终的结果就是，VGT可行，也能满足要求，就是贵（材料制造工艺等）。好处么，就是减小一些涡轮迟滞，和改善全转速领域的动力输出。如此一来，多数普通民用车就没有什么用的必要了。

第一个用VGT的是2006年model year的997的911Turbo，之后多次经过斯图加特的保时捷博物馆，总是能看到这个“著名”的涡轮。

译文：

年度型2006，911 Turbo(代号997)，因为使用了新型的抗高温合金，这是世界上第一款也能够用于汽油发动机的可变截面涡轮增压器。

为什么说是也能用于汽油发动机的可变截面涡轮？

因为柴油机基本都是VGT了啊，为什么柴油机基本都是VGT了啊？

因为柴油发动机排温低（200-600摄氏度）啊，为什么柴油发动机排温低？（千万不要告诉我因为柴油发动机效率高）

嗯。。。因为柴油发动机空燃比稀啊，为什么柴油发动机空燃比稀？

因为是扩散燃烧。。。为什么柴油发动机是扩散燃烧？

因为。。。柴油性质决定的。。。嗯。。。就到这儿吧

PS：当然保时捷911Turbo现在不光是911Turbo了，还有卡宴，Macan，Panamera的Turbo，还有718的2.5T也就是718s，这些车都是有VGT的，并且因为十多年技术的进步，我猜那个实验的标准也不再是半个小时了。

还有，汽油机里，大众的1.5T也有VGT了，不过原因不太一样，他能用VGT是因为用了阿特金森循环，排温降低了，当然可能材料也得稍微好一些，据我了解采购价比wg的涡轮多30%。

以上是原回答。

至于德国高速的极限情况，根据我几十次自驾的经历来看，找一段能够不限速敞开跑的路，在周末的早上是不难的，但是要保持半个小时以上极速，那是肯定不可能的。

根据我的经验，全德国不限速的道路中，如果能敞开不限速跑40-50公里（保持速度200以上）已经算是很长的了，最长的见过100公里左右完全不限速的，但是是两条车道，40-50公里可以找到三条车道的，之后一定会遇到限速。

下面是我开一辆S6 Avant，4.0T的V8输出450马力，车1.8吨重，算上人2吨。这个不限速区间长度40公里左右，我开平均速度220km/h，如果给我RS6，做到240-260km/h是没什么问题的，超跑路况好的话可以更快一些，但是不管怎么样，那种持续半小时在最大功率点的工况是怎么样也遇不到的。

下图是对应的速度Vs.时间的曲线，速度单位公里/小时（km/h），时间单位秒（s），是从视频里抠出来的，sampling time为3秒。