Turbosprężarki o zmiennej geometrii (VGT) są jednym z nowszych osiągnięć w technologii motoryzacyjnej i są chwalone za poprawę wydajności i osiągów. W tym artykule, zbadamy czym jest zmienna geometria i jakie jest jej zastosowanie w turbosprężarce.
Turbosprężarka to urządzenie służące do zwiększenia mocy silnika poprzez wymuszoną indukcję dzięki sprężaniu powietrza. W połączeniu z innymi systemami wymuszonej indukcji, takimi jak turbosprężarki, systemy chłodzenia, systemy wtrysku paliwa i kolektory wydechowe, turbosprężarki mogą skutkować zwiększeniem wydajności silnika poprzez umożliwienie mu przyjęcia większej ilości powietrza niż jest to możliwe w przypadku silnika wolnossącego.
Zwiększenie przepływu powietrza do silnika może również spowodować, że będzie on pracował goręcej ze względu na zwiększoną energię cieplną wytwarzaną przy wciąganiu powietrza z zewnątrz. Aby zapobiec temu problemowi, VGT są zaprojektowane tak, aby zoptymalizować przepływ powietrza przy jednoczesnym utrzymaniu niskiej temperatury wewnątrz samej jednostki turbo.
Budowa turbosprężarki ze zmienną geometrią
VGT działają zasadniczo poprzez zmianę kąta, pod jakim powietrze wchodzi do centralnej sekcji turbosprężarki podczas pracy. Kąt lub „geometria” jest zmieniana w zależności od prędkości, przy której musi być utrzymywany przepływ powietrza w stosunku do prędkości obrotowej, tj. utrzymywanie wyższych prędkości dla szybciej obracających się silników w stosunku do wolniej obracających się silników.
W miarę jak przepływ powietrza wzrasta lub maleje, można natychmiast dokonać odpowiednich regulacji w oparciu o te zmienne geometrie łopatek – co skutkuje zoptymalizowanymi osiągami dla prawie każdej sytuacji drogowej, która może się pojawić – umożliwiając maksymalną moc wyjściową w ramach narzuconych przepisów środowiskowych dotyczących norm emisji i stosunku paliwa do powietrza, itp.
W skrócie, turbosprężarki o zmiennej geometrii są zaprojektowane z myślą o najwyższej wydajności operacyjnej – zapewniając stałą moc bez poświęcania właściwości jezdnych – jednocześnie uwzględniając naprężenia termiczne związane z rozszerzaniem istniejących granic pomiędzy rosnącymi osiągami i rosnącymi normami środowiskowymi związanymi z nimi.
Turbina ze zmienną geometrią czy bez?
Turbina o zmiennej geometrii to rodzaj turbiny, która może zmieniać swój fizyczny kształt w celu optymalizacji jej pracy. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu małych, pojedynczych turbin umieszczonych pod kątem wokół łopatek głównego wirnika. Zmieniając ich orientację i kształt, można regulować siłę i kierunek napływających prądów powietrza.
Pozwala to na bardziej efektywny ruch przez strumień powietrza i poprawę momentu obrotowego i mocy wyjściowej. Z drugiej strony, tradycyjna turbina opiera się na łopatkach o stałej geometrii, które są sztywno utrzymywane w miejscu przez ustalony kąt, gdy napływające powietrze przepływa nad nimi – ta konstrukcja pozwala tylko na pewną wydajność, w przeciwieństwie do turbiny o zmiennej geometrii.
