Turbo cu geometrie variabilă (VGT)

Turbocompresorul cu geometrie variabilă, prescurtat VGT și uneori numit turbină cu ajutaj variabil, este o formă sofisticată de turbo care se adaptează la condițiile motorului pentru a oferi o presiune puternică pe întreaga plajă de turații. Turbocompresoarele clasice, cu geometrie fixă, trebuie să facă un compromis între răspunsul timpuriu și debitul la turații înalte; VGT-ul ocolește acest compromis modificând fizic geometria canalului de evacuare care alimentează turbina, comportându-se efectiv ca un turbo mic la turații joase și ca unul mare la turații înalte.

Mecanismul este centrat pe un inel de palete mobile, sau ajutaje, dispuse în jurul roții de turbină, în interiorul carcasei. Aceste palete pivotează în mod unitar, fiind acționate de un actuator care poate fi cu vacuum, pneumatic sau, tot mai des, electric, și gestionat de calculatorul motorului. Schimbându-le unghiul, paletele variază secțiunea prin care trec gazele de evacuare și unghiul sub care acestea lovesc paletele turbinei. Îngustarea canalului accelerează gazele și le direcționează mai agresiv către turbină; lărgirea lui lasă întregul flux de evacuare să treacă cu o restricție minimă.

Tocmai această variabilitate îi conferă VGT-ului presiunea sa amplă și flexibilă. La turații joase, când energia gazelor este redusă, paletele se închid pentru a strânge fluxul, accelerând gazele astfel încât chiar și un volum mic să rotească puternic turbina și să producă presiune utilă devreme — reducând net turbo lag-ul. Pe măsură ce turațiile cresc și volumul gazelor sporește, paletele se deschid treptat pentru a evita sufocarea motorului cu o contrapresiune excesivă și pentru a lăsa turbina să debiteze liber la putere mare. Astfel, un singur turbocompresor oferă răspunsul timpuriu al unei unități mici și capacitatea la turații înalte a uneia mari, fără complexitatea mai multor turbine.

Supraalimentarea cu geometrie variabilă este azi aproape universală pe motoarele turbodiesel moderne și este una dintre tehnologiile-cheie care au făcut atât de flexibile și de prompte motoarele diesel cu rampă comună. Gazele de evacuare ale unui diesel, relativ reci și bogate în oxigen, se potrivesc bine mecanismului cu palete, permițându-i să funcționeze fiabil fără temperaturile extreme care au făcut multă vreme dificilă aplicarea VGT-urilor pe motoarele pe benzină. La diesel, sistemul ajută și la frânarea de motor și poate sprijini recircularea gazelor de evacuare (EGR) prin modularea contrapresiunii. Aplicațiile pe benzină, care implică gaze mult mai fierbinți, au apărut mai lent și se bazează pe materiale mai scumpe, rezistente la temperaturi înalte.

Principalele atenționări țin de fiabilitate și întreținere. Paletele mobile funcționează într-un curent de gaze fierbinte și plin de funingine, iar la motoarele diesel în special se pot îmbâcsi cu calamină și funingine, blocându-se și dereglând controlul presiunii. Utilizarea regulată, uleiul de bună calitate și rularea ocazională mai dinamică ajută la menținerea liberă a mecanismului, iar actuatorul și sistemul de pârghii sunt puncte frecvente de service. Alături de configurațiile twin-scroll, secvențiale și twin-turbo, VGT-ul reprezintă cea mai elegantă soluție cu un singur turbocompresor la problema perpetuă a livrării presiunii pe întreaga plajă de turații.