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可変ジオメトリターボチャージャー（VGT ）は、可変ノズルターボチャージャー（VNT ）とも呼ばれ、ターボチャージャーの一種で、通常は条件の変化に応じてターボチャージャーの実効アスペクト比（A/R比）を変更できるように設計されています。これは、タービンハウジング内の吸気口とタービンの間にある調整可能なベーンを使用することで実現され、これらのベーンはタービンに向かうガスの流れに影響を与えます。VGTの利点は、低エンジン回転数での最適なアスペクト比が、高エンジン回転数での最適なアスペクト比と大きく異なることです。
アスペクト比が大きすぎると、低速域でターボが過給圧を発生させることができず、アスペクト比が小さすぎると、高速域でターボがエンジンを圧迫し、排気マニホールド圧の上昇、ポンピング損失の増加、そして最終的には出力低下につながります。エンジンの加速に合わせてタービンハウジングの形状を変化させることで、ターボのアスペクト比を最適な状態に維持することができます。このため、VGTはターボラグが最小限に抑えられ、過給圧閾値が低く、高回転域での効率も高くなります。
回転ベーン式VGTはギャレットの下で最初に開発され、1953年に特許を取得しました。[ 1 ]
日産はVG20ET「ジェットターボ」で初期の可変面積ターボチャージャーシステムを最初に採用した企業の1つです。1985年のセドリック/グロリアの発表では、「可変ノズルターボ」を搭載した量産乗用車用エンジンについて説明されており、日産の関連特許では、タービンのスロート面積を変化させるためにピボット舌またはスロットル部材を使用する「可変容量タービン」について説明されています。[ 2 ] [ 3 ]これは機械的には異なりますが、タービンの周囲に固定および可動のガイドウィングを使用し、排気速度と過給圧を制御するために動作条件に応じて可動ウィングを変化させるホンダの1988年のC20AT「ウィングターボ」と同様の結果をもたらしました。[ 4 ] [ 5 ]
限定生産の1989年型シェルビーCSX-VNTは、わずか500台しか生産されず、2.2リッターのクライスラーKエンジンに、VNT-25と呼ばれるギャレット製ターボチャージャー（固定ジオメトリーのギャレットT-25と同じコンプレッサーとシャフトを使用していたため）を搭載していた。
1991年、フィアットはクロマの直噴ターボディーゼルにVGTを組み込んだ。 [ 6 ]
1992年に発売されたプジョー405 T16は、2.0リッター16バルブエンジンにギャレットVAT25可変ジオメトリーターボチャージャーを採用していた。
2007年型ポルシェ911ターボは、3.6リッター水平対向6気筒ガソリンエンジンに、可変ジオメトリー式ツインターボチャージャーを2基搭載していた。
2007年、アキュラは可変ジオメトリーターボチャージャー（VFT）設計を採用したRDXを発表した。
2015年型ケーニグセグOne:1は、 5.0リッターV8エンジンにツイン可変ジオメトリーターボチャージャーを採用し、1361馬力の出力を実現している。
VGTの最も一般的な実装例としては、可変ノズルタービン（VNT）、スライドウォールタービン、可変流量タービン（VFT）が挙げられる。
可変ノズルタービンは、小型エンジン（乗用車、レーシングカー、小型商用車）でよく使用されます。タービンの羽根はハブに対して一斉に回転し、ピッチと断面積を変化させます。VNTは、他の可変ジオメトリ設計と比較して、より高い流量とより高いピーク効率を実現します。[ 7 ]
スライド式壁タービンは、大型エンジンでよく見られます。羽根は回転しませんが、その有効幅が変化します。これは通常、タービンを軸に沿って移動させ、ハウジング内で羽根を部分的に引き込むことによって行われます。あるいは、ハウジング内の仕切りが前後にスライドすることもあります。羽根の端の間の面積が変化するため、可動部品が少なく、アスペクト比が変化するシステムになります。[ 8 ]
可変流量タービンは、VNTと比較すると、VGTの簡略版です。この設計では、ネック部にブレンドゲートを備えた2つの渦巻き状のタービンハウジングを使用します。ゲートは、スクロール間の流量を変化させて、最適なA/R比を平均化することができます。低流量状態では、排気ガスはプライマリ渦巻きを通って流れ、ピーク流量時にはプライマリ渦巻きとセカンダリ渦巻きの両方を通って流れます。この設計は、VNTタイプと比較して流量が低いため、ウェイストゲートを組み込むことができます。[ 9 ]
VGTは、メンブレン式真空アクチュエータ、電気サーボ、3相電気アクチュエータ、油圧アクチュエータ、または空気ブレーキ圧を利用した空気圧アクチュエータによって制御される。
固定形状タービンとは異なり、VGTはウェイストゲートを必要としません。[ 10 ] VGTはウェイストゲートを必要としませんが、高い質量空気流量比を必要とする一部のアプリケーションでは、高性能火花点火エンジンによく見られる追加のウェイストゲートが役立ちます。[ 11 ]これはディーゼルエンジンとは対照的です。
VGTはディーゼルエンジンでより一般的である傾向がある。これは、排気温度が低いため、故障しにくいからである。初期のガソリンエンジンのVGTは、ターボチャージャーの寿命を適切なレベルまで延ばすために、かなりの予冷が必要であったが、技術の進歩により、高温のガソリン排気に対する耐性が向上し、ガソリンエンジン車にますます多く搭載されるようになった。[ 1 ]
通常、VGT（可変ジオメトリタービン）は、エンジンの状態に応じてベーンを最適な位置に維持するために高度な制御が必要となるため、OEM（純正部品）用途にのみ採用されています。しかし、アフターマーケット向けのVGT制御ユニットも販売されており、一部のハイエンドアフターマーケットエンジンマネジメントシステムではVGTの制御も可能です。
トラックでは、VGTはエンジン吸気への排気ガスの再循環比率を制御するためにも使用されます（排気マニホールド圧力を吸気マニホールド圧力を超えるまで選択的に増加させるように制御することで、排気ガスの再循環を促進します）。エンジンの背圧が過剰になると全体の燃費効率に悪影響を及ぼしますが、ギアチェンジなどの過渡的なイベント中でも十分なEGR率を確保することで、窒素酸化物排出量を排出規制（例えば、欧州ではEuro 5、米国ではEPA 10）で定められたレベルまで削減することができます。
スライドベーンターボチャージャーのもう1つの用途は、排気ブレーキとして下流側で使用することです。これにより、追加の排気スロットルバルブが不要になります。この機構は、あらかじめ定義された位置でタービン効率を意図的に低下させるように変更することもできます。このモードは、排気温度を上昇させてディーゼル微粒子フィルターの「着火」と「再生」を促進するように選択できます（これは、フィルターに付着した炭素粒子を加熱して、半自己持続的な反応で酸化除去するものです。これは、一部のオーブンが提供する自己洗浄プロセスに似ています）。EGR流量制御のためのVGTの作動、または一般的にブレーキモードや再生モードを実装するには、油圧アクチュエータまたは電気サーボが必要です。
VGTは、従来の固定ジオメトリターボチャージャーよりも過渡応答性が向上しています。そのため、VGTは電力需要が非常にダイナミックな車両での使用に最適です。定置型発電機のようにエンジン負荷が一定の状況では、固定ジオメトリターボチャージャーの方がVGTよりも高い効率を提供できます。[ 12 ]これは、VGT内の可動部品の公差によって生じる排気抵抗の増加によるものです。
ギャレット、ボルグワーナー、三菱重工業など、複数の企業が回転ベーン式可変ジオメトリターボチャージャーを製造・供給している。この設計は主に小型エンジンや軽負荷用途（乗用車、レーシングカー、小型商用車）に限られている。
スライドベーン式VGTの主な供給元はHolset Engineeringです。[ 11 ]
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