Jak działa turbosprężarka ze zmienną geometrią?

Turbosprężarka ze zmienną geometrią różni się w swojej konstrukcji od turbosprężarek pierwotnej konstrukcji, gdyż posiada po stronie napędu spalin dodatkowy pierścień (kierownicę zmiennej geometrii) z ruchomymi łopatkami (tzw. żaluzjami). Właśnie dzięki nim zmienia się praca turbosprężarki oraz jednostki napędowej. Na czym konkretnie polega? Jak właściwie działa turbosprężarka VNT? Dowiedz się więcej, w jaki sposób dzięki takiej budowie w zależności od potrzeby można kontrolować prędkość obrotową oraz ciśnienie sprężanego powietrza.

Turbosprężarka ze zmienną geometrią – co to jest?

Turbosprężarka o zmiennej geometrii (VGT – Variable Geometry Turbocharger) to urządzenie wyposażone w ruchome łopatki, które w praktyce nadają przepływającym spalinom kierunek. W turbosprężarce to one formują kształt kanałów, co przekłada się również na stworzenie cząsteczkom gazu odpowiedniej trajektorii. Turbosprężarki o zmiennej geometrii (inaczej także VTG, VNT) na rynku są znane od lat 90. XX wieku, gdyż właśnie wtedy były rozwiązaniem na problem określany mianem tzw. turbodziury oraz kolejny – szkodliwą emisję substancji do atmosfery. Dzięki temu urządzeniu możliwa jest skuteczna eliminacja zjawiska turbodziury, bardziej wydajna pod względem spalania praca oraz lepsza krzywa momentu obrotowego przy niższych obrotach.

Jak działa turbosprężarka VGT?

Turbosprężarki ze zmienną geometrią różnią się od innych tego typu urządzeń tym, że w swojej budowie posiadają łopatki, które związane pierścieniami połączonymi z obudową umożliwiają ich obrót ściśle dopasowany dla danej prędkości obrotowej. Dzięki temu ustawieniu możliwa jest optymalizacja ciśnienia, co przekłada się na lepsze wykorzystanie energii spalin. Układ zmiennej geometrii – inny dla niskich prędkości obrotowych i inny dla wysokich prędkości obrotowych silnika – umożliwia skrócenie czasu pracy turbosprężarki w stanie nieustalonym. W praktyce spaliny osadzają się na łopatkach wirnika turbiny, ciśnienie w kolektorze powoduje działanie membrany siłownika z zamocowanym ramieniem, co z kolei powoduje sterowanie obrotem pierścienia, który zmienia kąt ustawienia łopatek.

Tym sposobem struga spalin kierowana jest na turbinę. Istotne jest, że położenia łopatek zależne jest od ciśnienia doładowania. Gdy silnik pracuje z małą prędkością obrotową, łopatki ustawione są tak, że zmniejszają przepływ powietrza, które rozpędza turbinę do większej prędkości. Właśnie dlatego udaje się osiągnąć większą moc silnika niezależnie od prędkości obrotowej – podkreśla specjalista z firmy STS TURBO z Warszawy.

Z kolei, w sytuacji odwrotnej, przy dużej prędkości obrotowej, aby nie przekroczyć ciśnienia doładowania, łopatki ustawione są tak, by przekrój był zwiększony. W takiej sytuacji spaliny napędzają koło turbiny tylko do wymaganej prędkości.