Już od prawie półwieku turbosprężarki wykorzystywane są w branży samochodowej do zwiększenia mocy silników. Mają wiele zalet – są lekkie, mają prostą konstrukcję więc nie są podatne na wiele uszkodzeń, a przy ich pomocy można ograniczyć wielkość jednostki napędowej. Standardowe urządzenia mają jednak jedną wadę, a jest nią tak zwana turbodziura. Rozwiązaniem tego problemu są turbosprężarki ze zmienną geometrią. Co należy o nich wiedzieć?
Czym jest turbosprężarka ze zmienną geometrią?
Turbosprężarka pod zmienną geometrią skrótowo nazywana też VGT (Variable Geometry Turbocharges ) lub VNT (Variable Nozzle Turbines) to rozbudowana i usprawniona wersja standardowej turbosprężarki typu Free Float. Ogólna zasada jej działania pozostaje taka sama, jak w przypadku innych urządzeń. Polega ona – w dużym skrócie – na wykorzystaniu ciśnienia strumienia spalin opuszczających pracujący silnik do sprężenia dużych ilości powietrza niezbędnego do spalania paliwa w cylindrach. Podobnie również jak w przypadku turbosprężarek standardowych mamy tu do czynienia z urządzenie skonstruowanym z dwóch pomniejszych mechanizmów: turbiny (strefa ciepła) ze sprężarką (strefa zimna), połączonych ze sobą za pomocą ułożyskowanego wału. Różnicę stanowi tak zwana kierownica spalin, występująca po stronie ciepłej.
Jak to działa?
Schemat działania wszystkich turbosprężarek samochodowych jest prosty:
- podczas pracy silnika powstają spaliny, które dostarczane są specjalnym kanałem do komory turbiny;
- pod wpływem ciśnienia spalin, wirnik turbiny zaczyna się obracać, tym samym wprawiając w ruch wirnik w sprężarce – oba elementy są ze sobą połączone za pośrednictwem wału;
- ruch wirnika sprężarki powoduje zassanie dużych ilości powietrza, sprężenie go i skierowanie do silnika.
Problem z turbosprężarkami standardowymi polega na tym, że wirnik turbiny obraca się dopiero przy odpowiednio wysokim ciśnieniu spalin, osiągalnym na wysokich obrotach silnika. Na obrotach niskich turbosprężarka nie pracuje, co oznacza powstanie tzw. turbodziury, czyli momentu między mocniejszym naciśnięciem pedału gazu i wzrostem obrotów silnika, a uzyskaniem turbodoładowania. Turbodziura nie trwa długo, bo około sekundy, jednak obniża dynamikę silnika, który nie jest zasilany przez turbosprężarkę w równomierny sposób.
Problem ten rozwiązuje kierownica spalin. To element o postaci wyposażonego w ruchome łopatki pierścienia, który otacza wirnik turbosprężarki. Pierścień sterowany jest z pomocą pneumatycznego siłownika połączonego z kolektorem dolotowym – jego obrót powoduje zmianę kąta usytuowania łopatek. W momencie, kiedy silnik jest na niskich obrotach, łopatki usytuowane są pod niskim kątem w stosunki do wirnika turbiny. W ten sposób zwiększają one ciśnienie i prędkość dolatujących do strefy ciepłej. To oznacza, że nawet w momencie jazdy na niskich obrotach turbina pracuje, zapewniają lepsze doładowanie silnika, większą moc, poprawę dynamiki jazdy. Poprawia się również reakcja silnika na naciśnięcie pedału gazu. W momencie, kiedy obroty wzrastają, sterownik obraca pierścień i tym samym zwiększa kąt otwarcia łopatek – w ten sposób zapobiega się nadmiernemu wzrostowi ciśnienia, który mógłby doprowadzić do uszkodzenia turbosprężarki.
Czy turbosprężarki ze zmienną geometrią mają wady?
Wyższe efektywność w doładowaniu silnika ma jednak pewną ceną, a jest nią większa podatność na usterki. Spowodowane jest to obecnością dużej ilości ruchomych elementów, na których może gromadzić się nagar. Nadmiar nagaru prowadzi często do zablokowania łopatek, co powoduje utratę kontroli nad kątem ich otwarcia. Jeśli dojdzie do tego w sytuacji, kiedy łopatki są otwarte pod dużym kątem, konsekwencje nie są duże – dochodzi przede wszystkim do utraty wydajności silnika i powstawania turbodziur, gdyż silnik nie dostaje doładowania na niskich obrotach. Jeśli jednak łopatki zablokują się w pozycji ograniczającej przepływ strumienia spalin, wzrost ciśnienia przy średnich i wyższych obrotach może doprowadzić do rozsadzenia turbosprężarki oraz uszkodzeń silnika
Co zrobić z uszkodzoną turbosprężarką VGT/VNT?
Jeśli zauważysz, że turbosprężarka w Twoim aucie nie pracuje z dawną wydajnością, a moc silnika spada na wysokich lub niskich obrotach, będzie to niezawodny znak, że urządzenie jest uszkodzone. Nie zwlekaj wtedy, ponieważ każda chwila dalszej jazdy przyczynia się do pogłębienia usterki – jak najszybciej zgłoś się do nas i skorzystaj z usługi regeneracji turbosprężarek. To najbardziej efektywna, a przy tym najbardziej ekonomiczna metoda usuwania wad i usterek turbosprężarek każdego rodzaju.
