Zmienna geometria turbiny – czy lepsza od stałej geometrii?
Zawartość
Pierwsze typy turbosprężarek były sterowane ciśnieniem przykładanym do zaworu upustowego. Po osiągnięciu limitu ciśnienia doładowania zawór otwierał się, umożliwiając ucieczkę nadmiaru spalin do układu wydechowego. Zmienna geometria turbiny działa inaczej i dodatkowo obejmuje tzw. stery, czyli wiosła. O co w tym wszystkim chodzi? odpowiadamy!
Co to jest turbina o zmiennej geometrii?
Jak wspomniano powyżej, geometria turbiny w sprężarkach VHT (lub VGT lub VTG w zależności od producenta) może być stała lub zmienna. Chodzi o to, aby jak najefektywniej zarządzać gazami spalinowymi wytwarzanymi przez silnik. Turbina VNT posiada dodatkowy pierścień po stronie gorącej. Umieszcza się na nim wiosła (lub stery). Kąt ich odchylenia jest regulowany przez zawór próżniowy. Łopatki te mogą zmniejszać lub zwiększać przestrzeń dla przepływu spalin, co wpływa na prędkość ich przepływu. Dzięki temu wirnik po stronie gorącej może obracać się szybciej nawet na biegu jałowym.
Jak działa turbosprężarka o stałej i zmiennej geometrii?
Gdy silnik pracuje na biegu jałowym lub w niskim zakresie obrotów (w zależności od zespołu silnika i wielkości turbiny), spalin jest wystarczająco dużo, aby turbina nie wytwarzała ciśnienia doładowania. Opóźnienie turbo występuje, gdy pedał gazu jest mocno wciśnięty w jednostkach turbo o stałej geometrii. To chwila zawahania, a nie nagłe przyspieszenie. Taka turbina nie jest w stanie natychmiast przyspieszyć.
Działanie turbiny o zmiennej geometrii
Zmienna geometria turbiny oznacza, że nawet przy niskich obrotach, gdy silnik wytwarza niewiele spalin, można osiągnąć użyteczne ciśnienie doładowania. Zawór podciśnieniowy przesuwa kierownicę do pozycji zmniejszającej przepływ spalin i zwiększającej prędkość spalin. Powoduje to szybsze obracanie się wirnika i obracanie się koła kompresji po zimnej stronie. Wtedy nawet natychmiastowe naciśnięcie pedału gazu bez wahania przełoży się na wyraźne przyspieszenie.
Projektowanie turbosprężarki o zmiennej geometrii i turbosprężarki konwencjonalnej
Kierowca patrzący na turbinę z zewnątrz może nie zauważyć różnicy między jednym typem a drugim. Zmienna geometria jest ukryta po gorącej stronie i nie będzie widoczna dla oka. Jeśli jednak przyjrzysz się uważnie, zobaczysz znacznie większą część turbiny tuż obok kolektora wydechowego. Dodatkowe elementy sterujące powinny zmieścić się w środku. W niektórych typach turbin VNT występują również elektropneumatyczne zawory regulacyjne z dodatkowym silnikiem krokowym, co również jest widoczne podczas oględzin urządzenia.
Turbina - zmienna geometria i jej zalety
Jedną z zalet tego systemu, który już znasz, jest to, że eliminuje on efekt turbodziury. Sposobów na wyeliminowanie tego zjawiska jest kilka, np. wzbogacenie mieszanki czy zastosowanie hybrydowych turbosprężarek. Jednak zmienna geometria turbiny bardzo dobrze sprawdza się w samochodach z małymi silnikami, gdzie krzywa momentu obrotowego musi być wysoka jak najwcześniej. Ponadto, aby rdzeń z wirnikiem i kołem kompresyjnym przyspieszył, silnik nie musi być obracany na duże prędkości. Jest to ważne dla żywotności jednostki, która może generować maksymalny moment obrotowy przy niższych obrotach.
Turbosprężarka o zmiennej geometrii – wady
Wady turbiny o zmiennej geometrii to:
- duża złożoność konstrukcji samego urządzenia. Powoduje to koszt zakupu i regeneracji takiej turbiny;
- układ sterowania łopatkami jest podatny na zanieczyszczenie.
Niewłaściwe użytkowanie pojazdu (a w zasadzie samego silnika) może znacznie skrócić żywotność turbosprężarki. Istotny wpływ na działanie podzespołu mają również wszelkie nieszczelności w układzie chłodzenia oraz ciśnienie. Na szczęście zmienna geometria jest regenerowana i często nie wymaga wymiany.
Trudno nie zauważyć, że przydatna jest zmienna geometria turbiny, którą szczególnie docenisz podczas jazdy po mieście i wyprzedzania. VNT pozwala zredukować efekt turbo lag prawie do zera. Jednak w przypadku awarii niezwykle trudno jest przywrócić pierwotne parametry regenerowanych elementów. Choć nie zawsze trzeba je wymieniać na nowe, są one trudniejsze w naprawie niż tradycyjne podzespoły. Można wówczas zaobserwować zmianę wydajności, na przykład podczas hamowania. Musisz zdecydować, czy geometria zmienna jest lepsza dla Twojego pojazdu niż geometria stała.
