Turbopunjač fiksne i varijabilne geometrije - koja je razlika?

Često se pri opisivanju motora koristi izraz "varijabilna geometrija turbopunjača". Po čemu se razlikuje od konstante i koje su mu prednosti i mane?

Turbopunjač je uređaj koji se naširoko koristi u dizelskim motorima od 80-ih godina prošlog stoljeća, povećava okretni moment i snagu te pozitivno utječe na potrošnju goriva. Upravo zahvaljujući turbopunjaču dizelaše više nisu doživljavali kao prljave radne strojeve. U benzinskim motorima počeli su imati istu zadaću i češće su se pojavljivali 90-ih, s vremenom su stjecali popularnost, a nakon 2010. postali su česti u benzinskim motorima kao što su bili 80-ih i 90-ih u dizelima.

Kako radi turbopunjač?

Turbopunjač se sastoji od turbine i kompresora postavljen na zajedničku osovinu iu jednom kućištu podijeljenom na dvije gotovo dvostrane strane. Turbinu pokreću ispušni plinovi iz ispušne grane, a kompresor, koji se vrti na istom rotoru s turbinom i pokreće ga ona, stvara tlak zraka, tzv. nadopunjavanje. Zatim ulazi u usisnu granu i komore za izgaranje. Što je veći tlak ispušnih plinova (veći broj okretaja motora), to je veći tlak kompresije.  

Glavni problem turbopunjača leži upravo u ovoj činjenici jer bez odgovarajuće brzine ispušnih plinova neće biti odgovarajućeg tlaka za komprimiranje zraka koji ulazi u motor. Superpunjenje zahtijeva određenu količinu ispušnih plinova iz motora pri određenoj brzini - bez odgovarajućeg opterećenja ispušnim plinovima nema odgovarajućeg pojačanja, tako da su motori s kompresorom pri niskom broju okretaja izuzetno slabi.

Kako bi se ovaj neželjeni fenomen sveo na najmanju moguću mjeru, treba koristiti turbopunjač točnih dimenzija za dati motor. Manji (rotor manjeg promjera) se brže “okreće” jer stvara manji otpor (manju inerciju), ali daje manje zraka, pa stoga neće generirati puno pojačanja, tj. vlast. Što je veća turbina, to je učinkovitija, ali zahtijeva veće opterećenje ispušnim plinovima i više vremena da se "zavrti". Ovo vrijeme se naziva turbo kašnjenje ili kašnjenje. Stoga je za mali motor (do cca 2 litre) smisleno koristiti mali turbopunjač, ​​a za veći motor veliki. Međutim, veći još uvijek imaju problem s kašnjenjem, pa Veliki motori obično koriste bi-turbo i twin-turbo sustave.

Benzinac s izravnim ubrizgavanjem - zašto turbo?

Varijabilna geometrija - rješenje problema turbo kašnjenja

Najučinkovitiji način za smanjenje turbo kašnjenja je korištenje turbine s promjenjivom geometrijom. Pomične lopatice, zvane lopatice, mijenjaju svoj položaj (kut nagiba) i time daju promjenjivi oblik protoku ispušnih plinova koji udaraju o nepromjenjive lopatice turbine. Ovisno o tlaku ispušnih plinova, lopatice su postavljene pod većim ili manjim kutom, što ubrzava vrtnju rotora i pri nižem tlaku ispušnih plinova, a pri višem tlaku ispušnih plinova turbopunjač radi kao klasični bez varijable. geometrija. Kormila su montirana s pneumatskim ili elektroničkim pogonom. Varijabilna geometrija turbine u početku se koristila gotovo isključivo u dizelskim motorima., ali sada se sve više koristi i na benzin.

Učinak varijabilne geometrije je veći glatko ubrzanje od niskih okretaja i odsutnost primjetnog trenutka "uključivanja turbo". U pravilu, dizelski motori s konstantnom geometrijom turbine znatno brže ubrzavaju do oko 2000 o/min. Ako turbo motor ima promjenjivu geometriju, oni mogu glatko i jasno ubrzavati od oko 1700-1800 o/min.

Čini se da varijabilna geometrija turbopunjača ima neke prednosti, ali to nije uvijek slučaj. Iznad svega životni vijek takvih turbina je manji. Naslage ugljika na volanima mogu ih blokirati tako da motor u visokom ili niskom rasponu nema svoju snagu. Što je još gore, turbopunjače s promjenjivom geometrijom teže je regenerirati, što je skuplje. Ponekad potpuna regeneracija nije ni moguća.