Турбо с променлива геометрия (VGT)

Турбокомпресорът с променлива геометрия, съкратено VGT и понякога наричан турбина с променлива дюза, е сложна форма на турбо, която се приспособява към условията на работа на двигателя, за да осигури силно налягане на пълнене в целия оборотен диапазон. Класическите турбокомпресори с фиксирана геометрия трябва да правят компромис между ранна отзивчивост и поток при високи обороти; VGT заобикаля този компромис, като физически променя геометрията на канала за отработени газове, който захранва турбината, и на практика се държи като малко турбо при ниски обороти и като голямо при високи.

Механизмът се основава на пръстен от подвижни лопатки, или дюзи, разположени около турбинното колело в корпуса на турбината. Тези лопатки се завъртат синхронно, управлявани от изпълнителен механизъм, който може да е вакуумен, пневматичен или, все по-често, електрически, и се управлява от блока за управление на двигателя. Чрез промяна на ъгъла си лопатките изменят площта на напречното сечение, през което преминават газовете, и ъгъла, под който те удрят лопатките на турбината. Стесняването на канала ускорява газовете и ги насочва по-агресивно към турбината; разширяването му позволява пълният поток газове да премине с минимално съпротивление.

Именно тази изменчивост придава на VGT неговото широко и гъвкаво налягане на пълнене. При ниски обороти, когато енергията на газовете е оскъдна, лопатките се затварят, за да стеснят потока, ускорявайки газовете така, че дори малък обем да завърти турбината силно и да създаде полезно налягане рано — рязко намалявайки турбо забавянето. С нарастването на оборотите и обема газове лопатките се отварят постепенно, за да не задушат двигателя с прекомерно противоналягане и да позволят на турбината да пропуска свободно при висока отдаваност. Така единичният турбокомпресор осигурява ранната отзивчивост на малко устройство и високооборотния капацитет на голямо, без сложността на няколко турбини.

Турбото с променлива геометрия днес е почти повсеместно при съвременните турбодизелови двигатели и е една от ключовите технологии, направили дизелите с общ нагнетателен тръбопровод толкова гъвкави и отзивчиви. Сравнително хладните и богати на кислород отработени газове на дизела подхождат добре на механизма с лопатки, което му позволява да работи надеждно без екстремните температури, които дълго правеха VGT труден за приложение при бензиновите двигатели. При дизелите системата помага и за спирането с двигателя и може да подпомага рециркулацията на отработени газове, като регулира противоналягането. Бензиновите приложения, които включват много по-горещи газове, се появяват по-бавно и разчитат на по-скъпи високотемпературни материали.

Основните предупреждения засягат надеждността и поддръжката. Подвижните лопатки работят в горещ и заден с нагар поток газове, и особено при дизелите могат да се замърсят с въглерод и сажди, което ги кара да блокират и нарушава управлението на налягането на пълнене. Редовната употреба, качественото масло и от време на време по-енергичното каране помагат да се запази подвижността на механизма, а изпълнителният механизъм и лостовата система са чести точки за обслужване. Наред със схемите с двоен канал, последователните и двойните турбо системи, VGT представлява най-елегантното решение с един турбокомпресор на вечния проблем да се осигури налягане на пълнене навсякъде в оборотния диапазон.