Turbocompresor cu geometrie fixă ​​și variabilă - care este diferența?

Adesea, atunci când descriem motoare, este folosit termenul „geometrie variabilă a turbocompresorului”. Cum este diferită de o constantă și care sunt avantajele și dezavantajele ei?

Un turbocompresor este un dispozitiv care a fost utilizat pe scară largă în motoarele diesel încă din anii 80, crescând cuplul și puterea și afectând pozitiv consumul de combustibil. Datorită turbocompresorului, dieselurile nu mai erau percepute ca mașini murdare. La motoarele pe benzina au inceput sa aiba aceeasi sarcina si au aparut mai des in anii 90, cu timpul au capatat popularitate, iar dupa 2010 au devenit la fel de frecvente in motoarele pe benzina ca si in anii 80 si 90. la diesel.

Cum funcționează un turbocompresor?

Un turbocompresor este format dintr-o turbină și un compresor montat pe un arbore comun și într-o singură carcasă împărțită în două laturi aproape duble. Turbina este antrenată de gazele de evacuare din galeria de evacuare, iar compresorul, care se rotește pe același rotor cu turbina și este antrenat de acesta, creează presiunea aerului, așa-numita. reaprovizionare. Apoi intră în galeria de admisie și în camerele de ardere. Cu cât presiunea gazelor de eșapament este mai mare (turația motorului mai mare), cu atât presiunea de compresie este mai mare.  

Principala problemă a turbocompresoarelor constă tocmai în acest fapt, deoarece fără o viteză adecvată a gazelor de eșapament, nu va exista o presiune adecvată pentru comprimarea aerului care intră în motor. Supraalimentarea necesită o anumită cantitate de gaz de eșapament de la un motor la o anumită turație - fără o sarcină adecvată de evacuare, nu există o creștere adecvată, astfel încât motoarele supraalimentate la turații mici sunt extrem de slabe.

Pentru a minimiza acest fenomen nedorit, trebuie utilizat un turbocompresor cu dimensiunile corecte pentru motorul dat. Cel mai mic (rotorul cu diametrul mai mic) se „învârte” mai repede, deoarece creează mai puțină rezistență (mai puțină inerție), dar oferă mai puțin aer și, prin urmare, nu va genera prea mult impuls, de exemplu. putere. Cu cât turbina este mai mare, cu atât este mai eficientă, dar necesită mai multă sarcină de gaze de eșapament și mai mult timp pentru a se „învârti”. Acest timp se numește turbo lag sau lag. Prin urmare, are sens să folosiți un turbocompresor mic pentru un motor mic (până la aproximativ 2 litri) și unul mare pentru un motor mai mare. Cu toate acestea, cele mai mari au încă o problemă de „întârziere”, deci Motoarele mari folosesc de obicei sisteme bi-turbo și twin-turbo.

Benzină cu injecție directă - de ce turbo?

Geometrie variabilă - soluția la problema turbo lag

Cea mai eficientă modalitate de a reduce întârzierea turbo este utilizarea unei turbine cu geometrie variabilă. Paletele mobile, numite palete, își schimbă poziția (unghiul de înclinare) și dau astfel o formă variabilă fluxului de gaze de eșapament care lovește paletele neschimbate ale turbinei. În funcție de presiunea gazelor de eșapament, paletele sunt setate la un unghi mai mare sau mai mic, ceea ce accelerează rotația rotorului chiar și la presiunea mai mică a gazelor de eșapament, iar la presiunea mai mare a gazelor de eșapament, turbocompresorul funcționează ca unul convențional fără variabilă. geometrie. Cârmele sunt montate cu o acționare pneumatică sau electronică. Geometria variabilă a turbinei a fost utilizată inițial aproape exclusiv în motoarele diesel., dar acum este tot mai folosit și de benzină.

Efectul geometriei variabile este mai mare accelerație lină de la turații joase și absența unui moment vizibil de „pornire a turbo”. De regulă, motoarele diesel cu o geometrie constantă a turbinei accelerează la aproximativ 2000 rpm mult mai repede. Dacă turbo are o geometrie variabilă, acestea pot accelera lină și clar de la aproximativ 1700-1800 rpm.

Geometria variabilă a turbocompresorului pare să aibă unele plusuri, dar nu este întotdeauna cazul. Mai presus de toate durata de viață a unor astfel de turbine este mai mică. Depunerile de carbon de pe volane le pot bloca astfel incat motorul din gama inalta sau joasa sa nu-si aiba puterea. Mai rău, turbocompresoarele cu geometrie variabilă sunt mai greu de regenerat, ceea ce este mai scump. Uneori, regenerarea completă nu este posibilă.