Spremenljiva geometrija turbine – ali je boljša od fiksne geometrije?

Prve vrste turbopolnilnikov so krmilili s tlakom, ki je deloval na izpustni ventil. Ko je bila dosežena meja polnilnega tlaka, se je ventil odprl, kar je omogočilo, da odvečni izpušni plini uidejo v izpuh. Spremenljiva geometrija turbine deluje drugače in dodatno vključuje t.i. krmila, torej vesla. Za kaj gre? odgovarjamo!

Kaj je turbina s spremenljivo geometrijo?

Kot je navedeno zgoraj, je lahko geometrija turbine v kompresorjih VHT (ali VGT ali VTG, odvisno od proizvajalca) fiksna ali spremenljiva. Ideja je čim bolj učinkovito upravljati izpušne pline, ki jih proizvaja motor. Turbina VNT ima dodatni obroč na topli strani. Nanj so nameščena vesla (ali krmila). Kot njihovega odstopanja uravnava vakuumski ventil. Te lopatice lahko zmanjšajo ali povečajo prostor za pretok dimnih plinov, kar vpliva na hitrost njihovega pretoka. To omogoča, da se rotor vroče strani vrti hitreje tudi v prostem teku.

Kako deluje turbopolnilnik s fiksno in spremenljivo geometrijo?

Ko motor deluje v prostem teku ali v nizkem območju vrtljajev (odvisno od sklopa motorja in velikosti turbine), je dovolj izpušnih plinov, da turbina ne ustvarja polnilnega tlaka. Turbo lag se pojavi, ko močno pritisnete stopalko za plin pri turbo enotah s fiksno geometrijo. To je trenutek obotavljanja in ne nenadnega pospeška. Takšna turbina ni sposobna takoj pospešiti.

Delovanje turbine s spremenljivo geometrijo

Spremenljiva geometrija turbine pomeni, da je mogoče doseči uporaben polnilni tlak tudi pri nizkih vrtljajih, ko motor proizvede malo izpušnih plinov. Vakuumski ventil premakne volan v položaj za zmanjšanje pretoka izpušnih plinov in povečanje hitrosti izpušnih plinov. Posledica tega je hitrejše vrtenje rotorja in vrtenje kompresijskega kolesa na hladni strani. Takrat se že takojšen pritisk na stopalko za plin brez oklevanja pretvori v jasno pospeševanje.

Zasnova turbopolnilnika s spremenljivo geometrijo in običajnega turbopolnilnika

Voznik, ki gleda turbino od zunaj, morda ne bo opazil razlike med eno in drugo vrsto. Spremenljiva geometrija je skrita na vroči strani in očem ne bo vidna. Vendar, če pogledate natančno, lahko vidite veliko večji del turbine tik ob izpušnem kolektorju. Dodatne kontrole bi morale biti v notranjosti. Pri nekaterih tipih VNT turbin so vgrajeni tudi elektropnevmatski regulacijski ventili z dodatnim koračnim motorjem, kar je vidno tudi pri pregledu opreme.

Turbina - spremenljiva geometrija in njene prednosti

Ena od prednosti tega sistema, ki jo že poznate, je ta, da odpravlja učinek turbo zamika. Ta pojav lahko odpravimo na več načinov, na primer z obogatitvijo zmesi ali uporabo hibridnih turbopolnilnikov. Vendar spremenljiva geometrija turbine deluje zelo dobro v avtomobilih z majhnimi motorji, kjer mora biti krivulja navora čim prej visoka. Poleg tega, da se jedro z rotorjem in kompresijskim kolesom pospeši, motorja ni treba vrteti na visoke vrtljaje. To je pomembno za življenjsko dobo enote, ki lahko ustvari največji navor pri nižjih vrtljajih.

Turbopolnilnik s spremenljivo geometrijo - slabosti

Slabosti turbine s spremenljivo geometrijo so:

• velika kompleksnost zasnove same naprave. Posledica tega so stroški nakupa in regeneracije takšne turbine;
• sistem za krmiljenje lopatic je dovzeten za kontaminacijo. 

Nepravilna uporaba vozila (in v bistvu samega motorja) lahko bistveno skrajša življenjsko dobo turbinskega polnilnika. Morebitna puščanja v hladilnem sistemu in pritisku prav tako pomembno vplivajo na delovanje komponente. Na srečo se spremenljiva geometrija regenerira in je pogosto ni treba zamenjati.

Težko je ne opaziti, da je uporabna variabilna geometrija turbine, ki jo boste še posebej cenili pri vožnji po mestu in prehitevanju. VNT vam omogoča zmanjšanje učinka turbo zamika skoraj na nič. Vendar pa je v primeru okvare zelo težko obnoviti prvotne parametre regeneriranih elementov. Čeprav jih ni treba vedno zamenjati z novimi, jih je težje popraviti kot tradicionalne komponente. Nato je mogoče opaziti spremembo zmogljivosti, na primer pri zaviranju. Odločiti se morate, ali je spremenljiva geometrija boljša za vaše vozilo kot fiksna geometrija.