Τούρμπο μεταβλητής γεωμετρίας (VGT)

Το τούρμπο μεταβλητής γεωμετρίας, με τη συντομογραφία VGT και ενίοτε γνωστό ως στρόβιλος μεταβλητού ακροφυσίου, είναι μια εξελιγμένη μορφή υπερσυμπιεστή που προσαρμόζεται στις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα, ώστε να προσφέρει ισχυρή υπερπλήρωση σε ολόκληρο το φάσμα στροφών. Τα συμβατικά τούρμπο σταθερής γεωμετρίας αναγκάζονται να συμβιβαστούν ανάμεσα στην πρώιμη απόκριση και στη ροή στις υψηλές στροφές· το VGT παρακάμπτει αυτό το δίλημμα μεταβάλλοντας φυσικά τη γεωμετρία της διόδου καυσαερίων που τροφοδοτεί τον στρόβιλο, συμπεριφερόμενο ουσιαστικά σαν μικρό τούρμπο στις χαμηλές στροφές και σαν μεγάλο στις υψηλές.

Ο μηχανισμός βασίζεται σε έναν δακτύλιο κινητών πτερυγίων, ή ακροφυσίων, διατεταγμένων γύρω από την πτερωτή του στροβίλου μέσα στο κέλυφος. Τα πτερύγια περιστρέφονται συγχρονισμένα, ελεγχόμενα από ενεργοποιητή που μπορεί να είναι υποπίεσης, πνευματικός ή, ολοένα συχνότερα, ηλεκτρικός, πάντα υπό τις εντολές της μονάδας ελέγχου του κινητήρα. Αλλάζοντας τη γωνία τους, τα πτερύγια μεταβάλλουν τη διατομή από την οποία περνούν τα καυσαέρια και τη γωνία με την οποία προσπίπτουν στα πτερύγια του στροβίλου. Όταν η δίοδος στενεύει, το αέριο επιταχύνεται και κατευθύνεται πιο επιθετικά στον στρόβιλο· όταν ανοίγει, η πλήρης ροή των καυσαερίων περνά με ελάχιστη αντίσταση.

Αυτή ακριβώς η μεταβλητότητα χαρίζει στο VGT την πλατιά, ευέλικτη υπερπλήρωσή του. Στις χαμηλές στροφές, όταν η ενέργεια των καυσαερίων είναι λιγοστή, τα πτερύγια κλείνουν για να περιορίσουν τη ροή, επιταχύνοντας το αέριο ώστε ακόμη και μικρός όγκος να περιστρέφει δυνατά τον στρόβιλο και να παράγει αξιοποιήσιμη υπερπλήρωση από νωρίς — μειώνοντας δραστικά το turbo lag. Καθώς οι στροφές και ο όγκος καυσαερίων αυξάνονται, τα πτερύγια ανοίγουν προοδευτικά, ώστε ο κινητήρας να μην πνίγεται από υπερβολική αντίθλιψη και ο στρόβιλος να ρέει ελεύθερα σε υψηλή απόδοση. Έτσι, ένας μόνο υπερσυμπιεστής προσφέρει την πρώιμη απόκριση ενός μικρού και τη χωρητικότητα ενός μεγάλου, χωρίς την πολυπλοκότητα των πολλαπλών τούρμπο.

Η μεταβλητή γεωμετρία είναι πλέον σχεδόν καθολική στους σύγχρονους υπερτροφοδοτούμενους πετρελαιοκινητήρες και αποτελεί μία από τις τεχνολογίες-κλειδιά που έκαναν τα ντίζελ common-rail τόσο ελαστικά και άμεσα. Τα σχετικά ψυχρότερα, πλούσια σε οξυγόνο καυσαέρια του ντίζελ ταιριάζουν στον μηχανισμό των πτερυγίων, επιτρέποντάς του να λειτουργεί αξιόπιστα χωρίς τις ακραίες θερμοκρασίες που επί μακρόν δυσκόλευαν την εφαρμογή των VGT στους βενζινοκινητήρες. Στα ντίζελ, το σύστημα βοηθά επίσης στην πέδηση με τον κινητήρα και μπορεί να υποβοηθά την ανακυκλοφορία καυσαερίων ρυθμίζοντας την αντίθλιψη. Οι εφαρμογές σε βενζίνη, με πολύ θερμότερα καυσαέρια, εμφανίστηκαν πιο αργά και βασίζονται σε ακριβότερα υλικά υψηλών θερμοκρασιών.

Οι κυριότερες επιφυλάξεις αφορούν την αξιοπιστία και τη συντήρηση. Τα κινητά πτερύγια δουλεύουν μέσα σε καυτό ρεύμα καυσαερίων γεμάτο αιθάλη και, ειδικά στα ντίζελ, μπορεί να γεμίσουν άνθρακα και καπνιά, με αποτέλεσμα να κολλούν και ο έλεγχος της υπερπλήρωσης να αποσυντονίζεται. Η τακτική χρήση, το καλής ποιότητας λάδι και το περιστασιακό ζωηρό οδήγημα κρατούν τον μηχανισμό ελεύθερο, ενώ ο ενεργοποιητής και ο μοχλισμός του αποτελούν συνήθη σημεία σέρβις. Δίπλα στις διατάξεις twin-scroll, στις διαδοχικές και στα twin-turbo, το VGT συνιστά την πιο κομψή λύση με έναν μόνο υπερσυμπιεστή στο διαχρονικό πρόβλημα της υπερπλήρωσης σε κάθε σημείο του φάσματος στροφών.