Turbo med variabel geometri (VGT)

En turbo med variabel geometri, förkortad VGT och ibland kallad turbin med variabelt munstycke, är en avancerad turboform som anpassar sig efter motorns driftförhållanden för att ge starkt laddtryck över hela varvregistret. Konventionella turbiner med fast geometri måste kompromissa mellan tidig respons och flöde vid höga varv; VGT kringgår denna avvägning genom att fysiskt ändra geometrin hos den avgaspassage som matar turbinen och beter sig i praktiken som en liten turbo vid låga varv och en stor vid höga.

Mekanismen bygger på en krans av rörliga ledskenor, eller munstycken, placerade runt turbinhjulet inuti turbinhuset. Dessa ledskenor svänger samordnat, styrda av ett ställdon som kan vara vakuum-, tryckluft- eller, allt oftare, elektriskt drivet och hanterat av motorstyrenheten. Genom att ändra sin vinkel varierar ledskenorna den tvärsnittsarea som avgaserna passerar genom och den vinkel i vilken de träffar turbinbladen. Att smalna av passagen accelererar gasen och riktar den mer aggressivt mot turbinen, medan att öppna upp den låter hela avgasflödet passera med minimal strypning.

Det är just denna variabilitet som ger VGT dess breda och flexibla laddtryck. Vid låga varvtal, när avgasenergin är knapp, stängs ledskenorna ned för att strypa flödet och snabba upp gasen, så att även en liten volym driver turbinen hårt och ger nyttigt laddtryck tidigt — vilket kraftigt minskar turbofördröjningen. När varvtalet stiger och avgasvolymen växer öppnar ledskenorna stegvis för att undvika att kväva motorn med för högt mottryck och för att låta turbinen flöda fritt vid högt uttag. Den enskilda turbon levererar därmed den lilla enhetens tidiga respons och den stora enhetens kapacitet i toppen utan komplexiteten hos flera turbiner.

Överladdning med variabel geometri är numera närmast allenarådande på moderna turbodieselmotorer och är en av de nyckeltekniker som gjorde common rail-dieslar så flexibla och responsiva. En diesels relativt svala och syrerika avgaser passar ledskenemekanismen väl och låter den arbeta tillförlitligt utan de extrema temperaturer som länge gjorde VGT svår att tillämpa på bensinmotorer. I dieslar bidrar systemet också till motorbromsning och kan understödja avgasåterföring genom att reglera mottrycket. Bensintillämpningar, som innebär betydligt hetare avgaser, har dykt upp långsammare och förlitar sig på dyrare högtemperaturmaterial.

De främsta varningarna gäller tillförlitlighet och underhåll. De rörliga ledskenorna arbetar i en het och sotig avgasström, och i synnerhet på dieslar kan de bli igensatta av kol och sot, fastna och få laddtrycksregleringen att bete sig fel. Regelbunden körning, olja av god kvalitet och tidvis sportig körning hjälper till att hålla mekanismen fri, och ställdon och länkage är vanliga servicepunkter. Vid sidan av twin-scroll-, sekventiella och dubbelturbolösningar utgör VGT den mest eleganta enkelturbolösningen på det eviga problemet att leverera laddtryck överallt i varvregistret.