Turbo punjač fiksne i varijabilne geometrije - u čemu je razlika?
Često se prilikom opisivanja motora koristi izraz "promjenjiva geometrija turbopunjača". Po čemu se razlikuje od konstante i koje su njene prednosti i mane?
Turbopunjač je uređaj koji se široko koristi u dizel motorima od 80-ih godina, povećavajući okretni moment i snagu i pozitivno utječući na potrošnju goriva. Zahvaljujući turbopunjaču dizelaši više nisu doživljavani kao prljave radne mašine. Kod benzinskih motora počeli su da imaju isti zadatak i češće su se pojavljivali 90-ih, vremenom su stekli popularnost, a nakon 2010. postali su uobičajeni u benzinskim motorima kao i 80-ih i 90-ih godina kod dizelaša.
Kako radi turbopunjač?
Turbopunjač se sastoji od turbine i kompresora montiran na zajedničku osovinu i u jednom kućištu podijeljenom na dvije gotovo dvostruke strane. Turbinu pokreću izduvni gasovi iz izduvnog kolektora, a kompresor koji se okreće na istom rotoru sa turbinom i njime se pokreće stvara pritisak vazduha, tzv. dopuna. Zatim ulazi u usisnu granu i komore za sagorevanje. Što je veći pritisak izduvnih gasova (veća brzina motora), to je veći pritisak kompresije.
Glavni problem turbo punjača leži upravo u ovoj činjenici, jer bez odgovarajuće brzine izduvnih gasova neće biti odgovarajućeg pritiska za kompresiju vazduha koji ulazi u motor. Supercharging zahtijeva određenu količinu izduvnih plinova iz motora pri određenoj brzini - bez odgovarajućeg opterećenja izduvnim gasovima, nema odgovarajućeg pojačanja, tako da su motori s kompresorom na niskim okretajima izuzetno slabi.
Da bi se ova neželjena pojava svela na najmanju moguću mjeru, treba koristiti turbo punjač ispravnih dimenzija za dati motor. Manji (rotor manjeg prečnika) se brže „okreće“ jer stvara manji otpor (manju inerciju), ali daje manje vazduha, pa stoga neće stvarati mnogo pojačanja, tj. moć. Što je veća turbina, to je efikasnija, ali joj je potrebno više opterećenja izduvnim gasovima i više vremena da se "okrene". Ovo vrijeme se naziva turbo lag ili lag. Stoga ima smisla koristiti mali turbopunjač za mali motor (do oko 2 litre) i veliki za veći motor. Međutim, veći i dalje imaju problem sa kašnjenjem, tako da Veliki motori obično koriste bi-turbo i twin-turbo sisteme.
Benzin sa direktnim ubrizgavanjem - zašto turbo?
Varijabilna geometrija - rješenje problema turbo kašnjenja
Najefikasniji način da se smanji turbo lag je korištenje turbine promjenjive geometrije. Pokretne lopatice, zvane lopatice, mijenjaju svoj položaj (ugao nagiba) i na taj način daju promjenjiv oblik protoku izduvnih plinova koji udara u nepromjenjive lopatice turbine. U zavisnosti od pritiska izduvnih gasova, lopatice se postavljaju pod većim ili manjim uglom, što ubrzava rotaciju rotora i pri nižem pritisku izduvnih gasova, a pri većem pritisku izduvnih gasova turbopunjač radi kao konvencionalni bez promenljive geometrija. Kormila se montiraju sa pneumatskim ili elektronskim pogonom. Varijabilna geometrija turbine u početku se koristila gotovo isključivo u dizel motorima., ali ga sada sve više koristi i benzin.
Efekat promenljive geometrije je veći glatko ubrzanje od niskih okretaja i izostanak primjetnog trenutka "uključenja turbo". U pravilu, dizel motori s konstantnom geometrijom turbine ubrzavaju do oko 2000 o/min mnogo brže. Ako turbo ima promjenjivu geometriju, može ubrzati glatko i jasno od oko 1700-1800 o/min.
Čini se da promjenjiva geometrija turbopunjača ima neke prednosti, ali to nije uvijek slučaj. Iznad svega vijek trajanja takvih turbina je manji. Naslage ugljenika na volanima mogu ih blokirati tako da motor u visokom ili niskom rasponu nema svoju snagu. Što je još gore, turbo punjače promjenjive geometrije je teže regenerirati, što je skuplje. Ponekad potpuna regeneracija nije ni moguća.
