Turbo med variabel geometri (VGT)

En turbo med variabel geometri, forkortet VGT og iblant kalt turbin med variabel dyse, er en avansert form for turbo som tilpasser seg motorens driftsforhold for å gi sterkt ladetrykk over hele turtallsområdet. Vanlige turboer med fast geometri må gå på kompromiss mellom tidlig respons og strømning ved høyt turtall; VGT-en omgår dette kompromisset ved fysisk å endre geometrien i eksospassasjen som mater turbinen, slik at den i praksis oppfører seg som en liten turbo ved lavt turtall og en stor turbo ved høyt turtall.

Mekanismen er sentrert rundt en krans av bevegelige skovler, eller dyser, plassert rundt turbinhjulet inne i turbinhuset. Disse skovlene svinger samlet, styrt av en aktuator som kan være vakuum-, pneumatisk eller, i økende grad, elektrisk drevet, og administrert av motorstyringsenheten. Ved å endre vinkelen varierer skovlene tverrsnittsarealet som eksosgassen passerer gjennom, og vinkelen den treffer turbinbladene med. Innsnevring av passasjen akselererer gassen og retter den mer aggressivt mot turbinen; utvidelse lar hele eksosstrømmen passere med minimal motstand.

Denne variasjonen er nettopp det som gir VGT-en dens brede og fleksible ladetrykk. Ved lavt turtall, når eksosenergien er knapp, lukker skovlene seg for å snevre inn strømmen og øke gassens hastighet, slik at selv et lite volum spinner turbinen hardt og gir nyttig ladetrykk tidlig — noe som kraftig reduserer turbohull. Etter hvert som turtallet stiger og eksosmengden vokser, åpner skovlene seg gradvis for å unngå å kvele motoren med for høyt mottrykk og for å la turbinen flyte fritt ved høy effekt. Den enkelte turboladeren leverer dermed en liten turbos tidlige respons og en stor turbos kapasitet i toppen, uten kompleksiteten ved flere turboer.

Turbolading med variabel geometri er nå nærmest enerådende på moderne turbodieselmotorer, og er en av nøkkelteknologiene som gjorde common rail-dieslene så fleksible og responsive. Dieselens forholdsvis kjølige, oksygenrike eksos passer skovlmekanismen godt og lar den arbeide driftssikkert uten de ekstreme temperaturene som lenge gjorde VGT-er vanskelige å bruke på bensinmotorer. På diesel hjelper systemet også til med motorbremsing og kan bistå eksosgassresirkulering ved å regulere mottrykket. Bensinanvendelser, som innebærer langt varmere eksos, har kommet langsommere og er avhengige av dyrere materialer som tåler høy temperatur.

De viktigste forbeholdene gjelder driftssikkerhet og vedlikehold. De bevegelige skovlene arbeider i en varm, sotet eksosstrøm, og særlig på diesel kan de bli tilsotet av karbon og sot, slik at de setter seg fast og ladetrykkstyringen oppfører seg feil. Jevnlig bruk, olje av god kvalitet og av og til litt friskere kjøring bidrar til å holde mekanismen fri, og aktuatoren og koblingsstaget er vanlige servicepunkter. Side om side med twin-scroll-, sekvens- og twin-turbo-løsninger utgjør VGT-en den mest elegante enkeltturboløsningen på det evige problemet med å levere ladetrykk overalt i turtallsområdet.