MotoKiller.pl

Jak pewnie wiecie wadą turbosprężarek jest występowanie efektu turbodziury czyli niewystarczającego ciśnienia doładowania względem aktualnych obrotów silnika. Na szczęście i tutaj inżynierowie przyszli z pomocą. Zmodernizowali konstrukcję turbiny nadając jej nazwę VGT - Variable Geometry Turbocharger (turbosprężarka o zmiennej geometrii). Nazwa może pomóc zrozumieć o co mniej więcej chodzi. Chodzi o zmienną geometrię łopatek które nakierowują spaliny na wirnik turbiny (części napędzającej) aby w danym momencie jak najefektywniej je wykorzystywała. Obroty sprężarki stają się bardziej niezależne od obrotów silnika przez co efekt turbodziury jest niemal całkowicie niwelowany. Przekrój turbosprężarki VGT przedstawiono na rysunku. Rolę kierownic strumienia spalin pełnią ruchome łopatki, a ich kąt nachylenia zmienia się poprzez kątowy obrót ruchomego pierścienia, na którym są osadzone łopatki. Spaliny dostają się kanałem (1) na łopatki turbiny. Podciśnienie w kolektorze ssącym (wytwarzane przez sprężarkę) działa na membranę siłownika¹ (9). Poprzez cięgno (4) zostaje obrócony pierścień sterujący (6), który zmienia kąt ustawienia łopatek (8) kierujących strugę spalin na turbinę (2). Położenie łopatek kierujących jest zależne od ciśnienia doładowania. Podczas pracy silnika z małą prędkością obrotową, łopatki zostają ustawione w położeniu zmniejszającym przekrój przepływu powietrza, które płynąc prędzej rozpędza turbinę do większej prędkości (rys. 1a i 2b). Dzięki temu silnik osiąga większą moc już w dolnym zakresie jego prędkości obrotowej. Gdy silnik pracuje z dużą prędkością obrotową, ciśnienie doładowania nie może być przekroczone i dlatego łopatki zostają ustawione w położeniu zwiększającym średnicę przekroju (rys. 1b i 2a). Przekrój przepływu jest na tyle zwiększony, aby przepływające powietrze napędzało koło turbiny tylko do wymaganej prędkości. Istnieją również turbosprężarki VGT, w których zamiast regulowanych łopatek kierownicy stosuje się pierścień przesuwny, przysłaniający wlot spalin na łopatki kierownicy.Pierwsze próby ze sprężarką VGT podjęła Honda w 1980 r. w modelu Legend Wing Turbo. Jednak pierwszym samochodem wyposażonym w turbosprężarkę VNT-25 Garret i skierowanym w 1989 r. do produkcji seryjnej (powstało tylko 500 egzemplarzy) był Shelby CSX-VNT z silnikiem 2.2L Chryslera. W Europie turbosprężarka o zmiennej geometrii pojawiła się po raz pierwszy w 1992 r. w modelu Peugeot 405 T16 z silnikiem 2.0 16V, który został wypuszczony w liczbie 1046 egzemplarzy. Swoją popularność turbosprężarki VTG zawdzięczają silnikom TDI koncernu VW, gdzie zaczęto je stosować od 1996 r. Chociaż technologia VTG jest już powszechnie stosowana w silnikach wysokoprężnych, to była ignorowana w silnikach benzynowych. Wynikało to z tego, że spaliny silników benzynowych mogą osiągnąć temperatury do 950°C w porównaniu do 700-800°C panujących w silnikach Diesla. A to sprawiało trudności w doborze materiałów na łopatki turbiny i w zachowaniu odpowiednich tolerancji, zwłaszcza w odniesieniu do ruchomych elementów. Konstruktorom udało się uporać z tym problemem dopiero w 2006 r. w silniku Porsche 911 (997) Turbo, dzięki metodom obliczeniowym i materiałom przejętym z lotnictwa. Dokładny skład tych ostatnich pozostaje tajemnicą firmy, wiadomo jednak, że na łopatki kierownicy użyto m.in. odpornego na wysokie temperatury stopu niklu.Ponadto, z uwagi na większą ilość ruchomych elementów, turbosprężarki te są bardziej wrażliwe na zanieczyszczony(stary) olej a przy okazji remontu/wymiany bardziej kosztowne.¹ - w nowszych układach stosuje się silniki krokowe sterowane komputerem co daje większą precyzję w regulacji obrotów turbo. Przykład na obrazku gdzie widać turbinę zastosowaną w silniku Audi 3.0 V6 TDI.