Pierwsze typy turbosprężarek były sterowane przy pomocy ciśnienia zadawanego do zaworu upustowego wastegate. W momencie wytworzenia granicznego ciśnienia doładowania zawór otwierał się, by nadmiar spalin mógł ulecieć do wydechu. Zmienna geometria turbiny działa inaczej i dodatkowo zawiera tzw. kierownice, czyli łopatki. O co w tym wszystkim chodzi? Odpowiadamy!
Czym jest turbina ze zmienną geometrią?
Jak wspomnieliśmy powyżej, geometria turbiny w sprężarkach VNT (lub VGT czy VTG w zależności od producenta) może być stała lub zmienna. Chodzi o to, by jak najefektywniej kierować spalinami wytwarzanymi przez silnik. Turbina VNT ma dodatkowy pierścień po stronie gorącej. Na nim umieszczone są łopatki (inaczej kierownice). Kątem ich wychylenia steruje zawór podciśnieniowy. Łopatki te mogą zmniejszać przestrzeń przepływu spalin lub ją zwiększać, co ma wpływ na prędkość, z jaką przepływają. Dzięki temu wirnik po stronie gorącej nawet na wolnych obrotach może obracać się szybciej.
Jak działa turbosprężarka ze stałą i zmienną geometrią?
Podczas pracy silnika na biegu jałowym lub w dolnym zakresie obrotów (wartość ta zależy od jednostki silnika i wielkości turbiny) spalin jest na tyle mało, że turbina nie wytwarza ciśnienia doładowania. W momencie nagłego naciśnięcia na pedał gazu w jednostkach wyposażonych w turbo ze stałą geometrią występuje zjawisko turbodziury. To chwilowy moment zawahania i brak nagłego przyspieszenia. Taka turbina nie jest w stanie od razu się rozpędzić.
Praca turbiny ze zmienną geometrią
Zmienna geometria turbiny powoduje natomiast, że nawet na niskich obrotach, gdy silnik wytwarza niewiele spalin, można uzyskać użytkowe ciśnienie doładowania. Zawór podciśnieniowy ustawia kierownicę w pozycji zmniejszającej przepływ spalin, aby zwiększyć ich prędkość. Ma to wpływ na szybsze obracanie się wirnika i napędzanie koła kompresji po stronie zimnej. Wtedy nawet natychmiastowe naciśnięcie pedału gazu przełoży się na wyraźne przyspieszenie bez zawahania.
Budowa turbosprężarki ze zmienną geometrią a zwykłe turbo
Kierowca patrzący z zewnątrz na turbinę może nie zauważyć różnicy między jednym typem a drugim. Zmienna geometria schowana jest po stronie gorącej i nie będzie widoczna dla oka. Jednak przyglądając się bliżej, można zauważyć zdecydowanie większą część turbiny tuż przy kolektorze wydechowym. Wewnątrz muszą się bowiem zmieścić dodatkowe elementy sterujące. W niektórych typach turbin VNT występują też zawory sterujące elektropneumatyczne z dodatkowym silniczkiem krokowym, co też jest widoczne podczas oględzin osprzętu.
Turbina – zmienna geometria i jej zalety
Jedną zaletę tego systemu już znasz – to zniwelowanie efektu turbo dziury. Sposobów na eliminowanie tego zjawiska jest kilka, np. wzbogacanie mieszanki czy stosowanie hybrydowych turbosprężarek. Jednak zmienna geometria turbiny bardzo dobrze radzi w autach z niewielkimi silnikami, gdzie krzywa momentu obrotowego musi być wysoko jak najwcześniej. Poza tym, aby rdzeń z wirnikiem i kołem kompresji mogły się rozpędzić, nie trzeba wkręcać silnika na wysokie obroty. Ma to istotne znaczenie dla żywotności jednostki, która może uzyskiwać maksymalny moment obrotowy przy niższych wartościach obrotów.
Turbosprężarka o zmiennej geometrii – wady
Wady zmiennej geometrii turbiny to:
- większe skomplikowanie w budowie samego urządzenia Przekłada się to na koszty zakupu i regeneracji takiej turbiny;
- układ sterowania łopatkami podatny na zanieczyszczenia.
Nieumiejętne użytkowanie samochodu (a w zasadzie samego silnika) może znacznie skrócić żywotność turbosprężarki. Wszelkie nieszczelności w układzie chłodzenia i ciśnienia również mają spory wpływ na działanie podzespołu. Na szczęście, zmienna geometria podlega regeneracji i często nie musi być wymieniana.
Trudno nie zauważyć, że zmienna geometria turbiny jest użyteczna, co docenisz szczególnie podczas jazdy miejskiej i wyprzedzania. VNT daje możliwość zniwelowania niemal do zera efektu turbo dziury. Jednak w przypadku awarii niezwykle trudno jest przywrócić pierwotne parametry regenerowanych elementów. Chociaż nie zawsze muszą być one wymieniane na nowe, to jednak regeneracja jest trudniejsza niż w przypadku tradycyjnych komponentów. Da się wówczas zaobserwować zmianę charakterystyki pracy np. podczas hamowania. Musisz zdecydować, czy zmienna geometria będzie dla twojego auta lepsza od stałej.
