Fiksētas ģeometrijas un mainīgas ģeometrijas turbokompresors — kāda ir atšķirība?
Bieži vien, aprakstot dzinējus, tiek lietots termins "mainīga turbokompresora ģeometrija". Kā tas atšķiras no konstantes un kādas ir tās priekšrocības un trūkumi?
Turbokompresors ir ierīce, ko plaši izmanto dīzeļdzinējos kopš 80. gadiem, palielinot griezes momentu un jaudu un pozitīvi ietekmējot degvielas patēriņu. Pateicoties turbokompresoram, dīzeļi vairs netika uztverti kā netīras darba mašīnas. Benzīna dzinējos tie sāka pildīt vienu un to pašu uzdevumu un biežāk parādījās 90. gados, ar laiku ieguva popularitāti un pēc 2010. gada kļuva tikpat izplatīti benzīna dzinējos kā 80. un 90. gados dīzeļos.
Kā darbojas turbokompresors?
Turbokompresors sastāv no turbīnas un kompresora uzstādīts uz kopējās vārpstas un vienā korpusā, kas sadalīts divās gandrīz dubultās pusēs. Turbīnu darbina izplūdes gāzes no izplūdes kolektora, un kompresors, kas griežas uz viena rotora ar turbīnu un tiek darbināts ar to, rada gaisa spiedienu, t.s. papildināšana. Pēc tam tas nonāk ieplūdes kolektorā un sadegšanas kamerās. Jo augstāks izplūdes gāzu spiediens (lielāks dzinēja apgriezienu skaits), jo lielāks ir kompresijas spiediens.
Turbokompresoru galvenā problēma ir tieši šajā faktā, jo bez atbilstoša izplūdes gāzu ātruma nebūs atbilstoša spiediena, lai saspiestu gaisu, kas nonāk dzinējā. Uzlāde prasa noteiktu daudzumu izplūdes gāzu no dzinēja ar noteiktu apgriezienu skaitu - bez atbilstošas izplūdes slodzes nav pienācīga pastiprinājuma, tāpēc kompresordzinēji pie zemiem apgriezieniem ir ārkārtīgi vāji.
Lai samazinātu šo nevēlamo parādību, jāizmanto turbokompresors ar atbilstošiem izmēriem konkrētajam dzinējam. Mazāks (mazāka diametra rotors) “griežas” ātrāk, jo rada mazāku pretestību (mazāku inerci), bet dod mazāk gaisa, un tāpēc neradīs lielu impulsu, t.i. jauda. Jo lielāka ir turbīna, jo tā ir efektīvāka, taču tai ir nepieciešama lielāka izplūdes gāzu slodze un vairāk laika, lai "uzgrieztos". Šo laiku sauc par turbo lag vai lag. Tāpēc mazam dzinējam (līdz aptuveni 2 litriem) ir jēga izmantot mazu turbokompresoru, bet lielākam motoram - lielu. Tomēr lielākiem joprojām ir kavēšanās problēma, tāpēc Lielajos dzinējos parasti tiek izmantotas bi-turbo un twin-turbo sistēmas.
Benzīns ar tiešo iesmidzināšanu - kāpēc turbo?
Mainīgā ģeometrija – turbo lag problēmas risinājums
Visefektīvākais veids, kā samazināt turbo nobīdi, ir izmantot mainīgas ģeometrijas turbīnu. Kustīgās lāpstiņas, ko sauc par lāpstiņām, maina savu pozīciju (slīpuma leņķi) un tādējādi piešķir mainīgu formu izplūdes gāzu plūsmai, kas skar nemainīgās turbīnas lāpstiņas. Atkarībā no izplūdes gāzu spiediena lāpstiņas ir iestatītas lielākā vai mazākā leņķī, kas paātrina rotora griešanos arī pie zemāka izplūdes gāzu spiediena, savukārt pie lielāka izplūdes gāzu spiediena turbokompresors darbojas kā parasts bez mainīga. ģeometrija. Stūres ir montētas ar pneimatisko vai elektronisko piedziņu. Mainīgo turbīnu ģeometriju sākotnēji izmantoja gandrīz tikai dīzeļdzinējos., bet tagad to arvien vairāk izmanto arī benzīns.
Mainīgās ģeometrijas ietekme ir lielāka vienmērīgs paātrinājums no zemiem apgriezieniem un manāma turbo ieslēgšanas brīža trūkums. Dīzeļdzinēji ar nemainīgu turbīnas ģeometriju, kā likums, paātrina līdz aptuveni 2000 apgr./min daudz ātrāk. Ja turbo ir mainīga ģeometrija, tie var vienmērīgi un skaidri paātrināties no aptuveni 1700-1800 apgr./min.
Šķiet, ka turbokompresora mainīgajai ģeometrijai ir daži plusi, taču tas ne vienmēr tā ir. Galvenokārt šādu turbīnu kalpošanas laiks ir mazāks. Oglekļa nogulsnes uz stūres ratiem var tos bloķēt, tā ka dzinējam augstajā vai zemajā diapazonā nav savas jaudas. Sliktāk, mainīgas ģeometrijas turbokompresorus ir grūtāk atjaunot, kas ir dārgāks. Dažreiz pilnīga reģenerācija pat nav iespējama.
