Geometria turbiny

1. ZMIENNA GEOMETRIA TURBIN VNT VTG | Forum Turbosprężarek – naprawy, regeneracje, odnowienie | Multiregeneracja komponentów silnika

Na przełomie lat 80-tych i 90-tych konstruktorzy turbosprężarek zaczęli szukać rozwiązania, które pomogłoby zniwelować efekt zjawiska turbodziury oraz zwiększyć wydajność układów turbodoładowania. Tak powstała technologia zmiennej geometrii kierownic turbiny, nazywana VNT, VGT lub VTG.

Technologia zmiennej geometrii kierownic turbiny pozwala na zmniejszenie zależności prędkości obrotowej turbosprężarki od obrotów silnika, a także na niemal całkowite zniwelowanie turbodziury i poprawę charakterystyki momentu obrotowego jednostki napędowej poprzez zwiększenie efektywności przepływu spalin do turbiny.

2. Założenia rozwiązania VNT VTG

Jak działa i na czym polega zmienna geometria w turbinie? Na części wałka turbosprężarki osadzonej w korpusie turbiny oprócz standardowego wirnika zamontowany jest jeszcze pierścień o ruchu kątowym, do którego przymocowane są ruchome łopatki. Ich praca wymuszana jest przez siłownik z membraną, która wprawia go w ruch w momencie zmiany ciśnienia w kolektorze ssącym. Kiedy obroty jednostki napędowej są niskie, kierownice ustawiają się pod kątem, który wymusza jak największą prędkość przelotową spalin poprzez zmniejszenie średnicy ich przepływu. W momencie, w którym silnik zwiększa obroty, łopatki zmieniają swoją pozycję zwiększając zarazem średnicę przepływu i zapobiegając przekroczeniu odgórnego limitu ciśnienia sprężanego powietrza, dzięki czemu silnik nie zostaje przeładowany.

Różne rodzaje zmiennej geometrii

W niektórych przypadkach, takich jak jednostki napędowe HDi koncernu PSA Peugeot-Citroen, stosowane są łopatki wysuwane. Ich sterowanie różni się nieco od standardowego: cięgno, które reguluje ruch obrotowy pierścienia z łopatkami jest sterowane przez nastawnik pneumatyczny. Nastawnik ten reaguje na zmianę ciśnienia. Jest też drugi typ sterowania, wykorzystujący siłownik elektropneumatyczny zarządzający pracą silnika krokowego i sterowany przez komputer, co daje dużo lepszy zakres regulacji kąta nachylenia kierownic i lepszą dokładność urządzenia, jednak jest to drogie w produkcji rozwiązanie.

Technologia zmiennej geometrii kierownic turbiny, mimo wielu zalet, ma też wady, takie jak delikatność tego systemu sterowania oraz znacznie większe skomplikowanie konstrukcji turbosprężarki z VNT. Jeżeli w turbosprężarce zbierze się nagar, dojdzie do zapieczenia się kierownic, co może doprowadzić do trwałego uszkodzenia jednostki napędowej. Trudniejszy jest także Turbo-serwis takiego urządzenia, ponieważ turbosprężarki ze zmienną geometrią wymagają fachowej wiedzy i odpowiedniego zaplecza SerwisuTurbo Melett maszynowo-narzędziowego, niezbędnego dla właściwej regulacji nastawu kierownic i ustalenia skrajnych wartości ich położenia. Regeneracja wykonana przez amatora może skutkować konfliktem z komputerem zarządzającym pracą silnika czy powstawanie zbyt bogatej mieszanki, która doprowadzi do przegrzania silnika lub odwrotnie – zbyt małym ciśnieniem sprężanego powietrza. Pojawić się mogą dziwne hałasy i zwiększyć się może toksyczność spalin wydobywających się z układu wydechowego. To między innymi dlatego tak ważny jest wybór odpowiedniego Turbo-Service MELETT Bosch Diesel Service PAWLIK zakładu zajmującego się regeneracją tych urządzeń.