Turbopolnilnik s fiksno in spremenljivo geometrijo - kakšna je razlika?
Pri opisovanju motorjev se pogosto uporablja izraz "spremenljiva geometrija turbopolnilnika". Kako se razlikuje od konstante in kakšne so njene prednosti in slabosti?
Turbopolnilnik je naprava, ki se v dizelskih motorjih pogosto uporablja že od 80. let prejšnjega stoletja, saj povečuje navor in moč ter pozitivno vpliva na porabo goriva. Prav po zaslugi turbinskega polnilnika dizlov niso več dojemali kot umazane delovne stroje. Pri bencinskih motorjih so začeli imeti isto nalogo in se pojavljali pogosteje v 90. letih, sčasoma so pridobili na popularnosti, po letu 2010 pa so postali tako pogosti pri bencinskih motorjih, kot so bili v 80. in 90. letih pri dizlih.
Kako deluje turbopolnilnik?
Turbopolnilnik je sestavljen iz turbine in kompresorja nameščen na skupni gredi in v enem ohišju razdeljen na dve skoraj dvojni stranici. Turbino poganjajo izpušni plini iz izpušnega kolektorja, kompresor, ki se vrti na istem rotorju s turbino in ga ta poganja, pa ustvarja zračni tlak, t.i. dopolnjevanje. Nato vstopi v sesalni razdelilnik in zgorevalne komore. Višji kot je tlak izpušnih plinov (višja vrtilna frekvenca motorja), višji je kompresijski tlak.
Glavni problem turbinskih polnilnikov je prav v tem dejstvu, saj brez ustrezne hitrosti izpušnih plinov ne bo ustreznega kompresijskega tlaka zraka, ki vstopa v motor. Kompresorsko polnjenje zahteva določeno količino izpušnih plinov iz motorja pri določeni hitrosti - brez ustrezne obremenitve izpušnih plinov ni ustreznega pospeševanja, zato so motorji s kompresorjem pri nizkih vrtljajih izjemno šibki.
Za zmanjšanje tega neželenega pojava je treba uporabiti turbopolnilnik pravilnih dimenzij za dani motor. Manjši (rotor z manjšim premerom) se "vrti" hitreje, ker ustvarja manjši upor (manj vztrajnosti), vendar daje manj zraka in zato ne bo ustvaril veliko pospeška, tj. moč. Večja kot je turbina, bolj je učinkovita, vendar zahteva večjo obremenitev z izpušnimi plini in več časa, da se "zavrti". Ta čas se imenuje turbo zamik ali zamik. Zato je pri majhnem motorju (do cca 2 litra) smiselno uporabiti majhen turbopuhalo, pri večjem pa velikega. Vendar imajo večji še vedno problem "zaostajanja", torej Veliki motorji običajno uporabljajo bi-turbo in twin-turbo sisteme.
Bencin z neposrednim vbrizgom - zakaj turbo?
Spremenljiva geometrija – rešitev za problem turbo zamika
Najučinkovitejši način za zmanjšanje turbo zamika je uporaba turbine s spremenljivo geometrijo. Premične lopatice, imenovane lopatice, spreminjajo svoj položaj (naklonski kot) in s tem dajejo spremenljivo obliko toku izpušnih plinov, ki padajo na nespremenljive turbinske lopatice. Odvisno od tlaka izpušnih plinov so lopatice nastavljene pod večjim ali manjšim kotom, kar pospeši vrtenje rotorja tudi pri nižjem tlaku izpušnih plinov, pri višjem tlaku izpušnih plinov pa turbopolnilnik deluje kot klasičen brez variabilnega. geometrija. Krmila so nameščena na pnevmatski ali elektronski pogon. Spremenljiva geometrija turbine je bila sprva uporabljena skoraj izključno v dizelskih motorjih., zdaj pa ga vedno bolj uporablja tudi bencin.
Učinek spremenljive geometrije je večji gladko pospeševanje iz nizkih vrtljajev in odsotnost opaznega trenutka "vklopa turbo". Dizelski motorji s konstantno geometrijo turbine praviloma veliko hitreje pospešijo do okoli 2000 vrt/min. Če ima turbo spremenljivo geometrijo, lahko gladko in jasno pospeši od približno 1700-1800 vrt / min.
Zdi se, da ima variabilna geometrija turbopolnilnika nekaj plusov, vendar ni vedno tako. Nad vsem življenjska doba takih turbin je nižja. Ogljikove usedline na volanih jih lahko blokirajo, tako da motor v visokem ali nizkem območju nima svoje moči. Še huje, turbopolnilnike s spremenljivo geometrijo je težje regenerirati, kar je dražje. Včasih popolna regeneracija sploh ni mogoča.
