Jak działa zwykła turbosprężarka?

Turbosprężarka to najbardziej popularny i efektywny sposób zwiększania mocy silników spalinowych. Składa się z ułożyskowanego wału, na którym znajdują się dwa wirniki. Jeden z nich – wirnik turbiny – jest umieszczony w układzie wydechowym, a drugi nazywany wirnikiem sprężarki w systemie dolotowym, czyli dostarczającym powietrze z zewnątrz do silnika. Spaliny przelatujące przez wydech obracają pierwszym wirnikiem, który tym samym napędza wirnik sprężarki, przez co może on zassać i sprężyć duże ilości powietrza, które następnie kierowane jest do silnika za pomocą kolektora dolotowego.

Wady turbosprężarek

Zwykłe turbosprężarki mają jedną podstawową wadę. Do tego, aby podawała ona powietrze do silnika pod odpowiednio wysokim ciśnieniem, potrzeba dużej ilości spalin. Wymagana ilość powstaje dopiero przy wyższych obrotach silnika, do tego czasu nie działa ona odpowiednio. Czas do momentu odpowiednio wysokich obrotów, a w konsekwencji do oczekiwanego działania turbosprężarki nazywany jest „turbodziurą”.

Turbosprężarka VGT czyli z kierownicą strumienia spalin

Rozwiązaniem opisanego wyżej problemu jest zastosowanie sprężarek o zmiennej geometrii kierownicy turbiny. Nazwa pochodzi od angielskiego określenia Variable Geometry Turbochargers, rzadziej Variable Nozzle Turbines. Wirnik turbosprężarki VGT ma stałe kształty i wymiary, natomiast zmienne parametry geometrii realizowane są przez zmiany kąta nachylenia łopatek kierownicy spalin. Za zmianę kąta odpowiada pneumatyczny siłownik, który obraca pierścień, do którego przymocowane są łopatki. Siłownik zaś jest napędzany podciśnieniem z kolektora dolotowego. Uzależnienie położenia łopatek od ciśnienia doładowania, czyli jednocześnie ilości spalin, pozwala na niestosowanie klasycznego zaworu upustowego. Przy użyciu łopatek reguluje się bowiem m.in ciśnienie doładowania.

Podczas gdy silnik pracuje na niskich obrotach, łopatki są bardzo blisko siebie, a zatem przekrój przepływu powietrza jest wąski. Im węższy przekrój, tym większa prędkość przepływu powietrza (tę samą zasadę wykorzystuje się np. w gaźnikach). Pozwala to na odpowiednio dużą do napędzania wirnika sprężarki prędkość wirnika turbiny, mimo małej ilości gazów w wydechu. Wraz ze wzrostem obrotów silnika łopatki ustawiają się tak, aby zwiększać przekrój przepływu, w innym przypadku napór dużej ilości gazów mógłby zniszczyć układ doładowania.

Efektywność VGT

Turbosprężarka VGT umożliwia zwiększenie efektywności silnika nawet przy stosunkowo niskich obrotach (1500-1600 obrotów na minutę). Poprawia to krzywą momentu obrotowego, co dla kierowcy odczuwalne jest przede wszystkim poprzez lepsze przyspieszenie auta. Samochód z turbosprężarką VGT dużo szybciej reaguje na wciśnięcie gazu, ponieważ turbodziura prawie nie jest odczuwalna.

Wady turbosprężarki VGT

Wady tego typu turbosprężarek to przede wszystkim skomplikowana konstrukcja, a co za tym idzie większa awaryjność. Ponadto, w Polsce wciąż brakuje specjalistów, którzy potrafiliby zagwarantować dobrze wykonaną naprawę. Jedną z usterek jest uszkodzenie regulatora położenia łopatek. Jeśli nie będą one zwiększać przekroju przy wyższych obrotach, ciśnienie może zniszczyć łopatki. W przypadku takiej awarii bezwzględnie zaleca się uważne używanie skrzyni biegów, tak aby nie dopuszczać silnika do pracy na średnich lub wyższych obrotach. Łatwiejsze będzie w autach posiadających manualne skrzynie biegów.