Turbopunjač promjenjive geometrije (VGT)

Turbopunjač promjenjive geometrije, skraćeno VGT i katkad nazivan turbinom promjenjive mlaznice, sofisticiran je oblik turbopunjača koji se prilagođava uvjetima rada motora kako bi pružio snažan tlak prednabijanja u cijelome području okretaja. Turbopunjači nepromjenjive geometrije moraju birati kompromis između ranog odziva i protoka pri visokim okretajima; VGT izbjegava taj kompromis fizički mijenjajući geometriju ispušnog prolaza koji napaja turbinu, pa se zapravo ponaša kao mali turbopunjač pri niskim brzinama i kao velik pri visokim brzinama.

Mehanizam je usredotočen na vijenac pomičnih lopatica, ili mlaznica, raspoređenih oko turbinskog kola unutar kućišta turbine. Te lopatice zakreću se zajedno, a upravlja njima aktuator koji može biti podtlačni, pneumatski ili, sve češće, električni, te ih nadzire upravljačka jedinica motora. Mijenjanjem njihova kuta lopatice mijenjaju površinu poprečnog presjeka kroz koji prolaze ispušni plinovi i kut pod kojim udaraju u lopatice turbine. Sužavanje prolaza ubrzava plin i agresivnije ga usmjerava na turbinu; širenje propušta puni tok ispušnih plinova uz najmanji otpor.

Upravo ta promjenjivost daje VGT-u širok i prilagodljiv tlak prednabijanja. Pri niskim okretajima, kad je energije ispušnih plinova malo, lopatice se zatvaraju i sužavaju tok, ubrzavajući plin tako da i mali obujam snažno razvrti turbinu i rano stvori koristan tlak prednabijanja — čime se naglo smanjuje turborupa. Kako okretaji rastu i obujam ispušnih plinova se povećava, lopatice se postupno otvaraju kako ne bi ugušile motor prevelikim protutlakom i kako bi turbina slobodno propuštala plinove pri velikoj snazi. Jedan turbopunjač tako isporučuje rani odziv malog uređaja i kapacitet velikoga na vrhu, bez složenosti više turbopunjača.

Turbopunjenje promjenjive geometrije danas je gotovo opće na suvremenim turbodizelskim motorima i jedna je od ključnih tehnologija koje su common-rail dizele učinile tako prilagodljivima i odzivnima. Razmjerno hladan ispušni plin dizela, bogat kisikom, dobro pristaje mehanizmu lopatica i omogućuje mu pouzdan rad bez ekstremnih temperatura zbog kojih je VGT dugo bilo teško primijeniti na benzinske motore. Kod dizela sustav pomaže i pri motornoj kočnici te može podržati povrat ispušnih plinova upravljajući protutlakom. Benzinske primjene, koje uključuju mnogo vrući ispuh, pojavljuju se sporije i oslanjaju se na skuplje visokotemperaturne materijale.

Glavni oprezi tiču se pouzdanosti i održavanja. Pomične lopatice rade u vrelom toku ispušnih plinova punom čađe, pa se osobito na dizelima mogu zaprljati ugljikom i čađom, zaglaviti i poremetiti upravljanje tlakom prednabijanja. Redovita vožnja, kvalitetno ulje i povremena oštrija vožnja pomažu da mehanizam ostane slobodan, a aktuator i poluga česti su servisni elementi. Stojeći uz twin-scroll, sekvencijalne i twin-turbo izvedbe, VGT predstavlja najelegantnije rješenje s jednim turbopunjačem za vječit problem isporuke tlaka prednabijanja posvuda u području okretaja.