Variabilná geometria turbíny – je lepšia ako pevná geometria?

Prvé typy turbodúchadiel boli riadené tlakom aplikovaným na wastegate. Po dosiahnutí limitu plniaceho tlaku sa ventil otvoril, čo umožnilo prebytočným výfukovým plynom uniknúť do výfuku. Variabilná geometria turbíny funguje inak a navyše zahŕňa tzv. kormidla, teda veslá. O čo vlastne ide? odpovedáme!

Čo je to turbína s variabilnou geometriou?

Ako bolo uvedené vyššie, geometria turbíny v kompresoroch VHT (alebo VGT alebo VTG v závislosti od výrobcu) môže byť pevná alebo variabilná. Cieľom je čo najefektívnejšie riadiť výfukové plyny produkované motorom. Turbína VNT má na horúcej strane prídavný krúžok. Na nej sú umiestnené veslá (alebo kormidlá). Uhol ich odchýlky je regulovaný vákuovým ventilom. Tieto lopatky dokážu zmenšiť alebo zväčšiť priestor pre prúdenie spalín, čo ovplyvňuje rýchlosť ich prúdenia. To umožňuje, aby sa obežné koleso horúcej strany točilo rýchlejšie aj pri voľnobehu.

Ako funguje turbodúchadlo s pevnou a variabilnou geometriou?

Keď motor beží na voľnobeh alebo v rozsahu nízkych otáčok (v závislosti od zostavy motora a veľkosti turbíny), je dostatok výfukových plynov na to, aby turbína nevytvárala plniaci tlak. K oneskoreniu turba dochádza pri silnom stlačení plynového pedálu na turbo jednotkách s pevnou geometriou. Toto je moment zaváhania a žiadne náhle zrýchlenie. Takáto turbína nie je schopná okamžite akcelerovať.

Prevádzka turbíny s variabilnou geometriou

Variabilná geometria turbíny znamená, že už pri nízkych otáčkach, kedy motor produkuje málo výfukových plynov, je možné dosiahnuť využiteľný plniaci tlak. Vákuový ventil posúva volant do polohy, aby sa znížil prietok výfukových plynov a zvýšila sa rýchlosť výfukových plynov. To má za následok rýchlejšie otáčanie rotora a otáčanie kompresného kolesa na studenej strane. Potom sa aj okamžité stlačenie plynu bez zaváhania premietne do zreteľného zrýchlenia.

Konštrukcia turbodúchadla s variabilnou geometriou a konvenčného turbodúchadla

Vodič, ktorý sa pozerá na turbínu zvonku, si nemusí všimnúť rozdiel medzi jedným typom a druhým. Variabilná geometria je skrytá na horúcej strane a nebude okom viditeľná. Ak sa však pozriete pozorne, uvidíte oveľa väčšiu porciu turbíny hneď vedľa výfukového potrubia. Do vnútra by sa mali zmestiť ďalšie ovládacie prvky. V niektorých typoch VNT turbín sú aj elektropneumatické regulačné ventily s prídavným krokovým motorom, ktorý je viditeľný aj pri obhliadke zariadenia.

Turbína - variabilná geometria a jej výhody

Jednou z výhod tohto systému, ktorú už poznáte, je, že eliminuje efekt oneskorenia turba. Existuje niekoľko spôsobov, ako tento jav eliminovať, napríklad obohatením zmesi alebo použitím hybridných turbodúchadiel. Variabilná geometria turbíny však funguje veľmi dobre v autách s malými motormi, kde krivka krútiaceho momentu musí byť vysoká čo najskôr. Navyše, aby sa jadro s rotorom a kompresným kolesom zrýchlilo, netreba motor vytáčať do vysokých otáčok. To je dôležité pre životnosť agregátu, ktorý dokáže generovať maximálny krútiaci moment pri nižších otáčkach.

Turbodúchadlo s variabilnou geometriou – nevýhody

Nevýhody turbíny s premenlivou geometriou sú:

• veľká zložitosť dizajnu samotného zariadenia. Z toho vyplývajú náklady na nákup a regeneráciu takejto turbíny;
• systém riadenia lopatiek je náchylný na kontamináciu. 

Nesprávne používanie vozidla (a v podstate aj samotného motora) môže výrazne skrátiť životnosť turbodúchadla. Akékoľvek netesnosti v chladiacom systéme a tlaku majú tiež významný vplyv na činnosť komponentu. Našťastie je variabilná geometria regenerovaná a často nie je potrebná jej výmena.

Len ťažko si nevšimnúť, že užitočná je variabilná geometria turbíny, ktorú oceníte najmä pri jazde po meste a predbiehaní. VNT umožňuje znížiť efekt oneskorenia turba takmer na nulu. V prípade poruchy je však mimoriadne náročné obnoviť pôvodné parametre regenerovaných prvkov. Aj keď ich nie vždy treba vymieňať za nové, ich oprava je náročnejšia ako tradičné komponenty. Zmenu výkonu potom možno pozorovať napríklad pri brzdení. Musíte sa rozhodnúť, či je variabilná geometria pre vaše vozidlo lepšia ako pevná geometria.