Fast geometri vs turbolader med variabel geometri - hvad er forskellen?

Ofte når man beskriver motorer, bruges udtrykket "variabel turboladergeometri". Hvordan adskiller den sig fra en konstant, og hvad er dens fordele og ulemper?

En turbolader er en enhed, der har været meget brugt i dieselmotorer siden 80'erne, hvilket øger drejningsmomentet og kraften og har positivt påvirket brændstofforbruget. Det var takket være turboladeren, at dieselmotorer ikke længere blev opfattet som snavsede arbejdsmaskiner. I benzinmotorer begyndte de at have samme opgave og dukkede hyppigere op i 90'erne, med tiden vandt de popularitet, og efter 2010 blev de lige så almindelige i benzinmotorer, som de var i 80'erne og 90'erne i dieselmotorer.

Hvordan fungerer en turbolader?

En turbolader består af en turbine og en kompressor monteret på fælles aksel og i ét hus delt i to næsten dobbelte sider. Turbinen drives af udstødningsgasser fra udstødningsmanifolden, og kompressoren, der roterer på samme rotor med turbinen og drives af denne, skaber lufttryk, det såkaldte. genopfyldning. Det kommer derefter ind i indsugningsmanifolden og forbrændingskamrene. Jo højere udstødningsgastryk (højere motorhastighed), jo højere kompressionstryk.  

Hovedproblemet med turboladere ligger netop i dette faktum, for uden en passende udstødningsgashastighed vil der ikke være noget korrekt tryk til at komprimere luften, der kommer ind i motoren. Superladning kræver en vis mængde udstødningsgas fra en motor ved et bestemt omdrejningstal – uden ordentlig udstødningsbelastning er der ikke noget ordentligt boost, så superladede motorer ved lave omdrejninger er ekstremt svage.

For at minimere dette uønskede fænomen bør der anvendes en turbolader med de rigtige dimensioner til den givne motor. Den mindste (rotor med mindre diameter) "snurrer" hurtigere, fordi den skaber mindre modstand (mindre inerti), men den giver mindre luft, og vil derfor ikke generere meget boost, dvs. strøm. Jo større møllen er, jo mere effektiv er den, men den kræver mere udstødningsgas og mere tid til at "spin op". Denne tid kaldes turbo lag eller lag. Derfor giver det mening at bruge en lille turbolader til en lille motor (op til ca. 2 liter) og en stor til en større motor. Men større har stadig et forsinkelsesproblem, så Store motorer bruger typisk bi-turbo og twin-turbo systemer.

Benzin med direkte indsprøjtning - hvorfor turbo?

Variabel geometri - løsningen på turbolag-problemet

Den mest effektive måde at reducere turboforsinkelse på er at bruge en turbine med variabel geometri. Bevægelige skovle, kaldet skovle, ændrer deres position (hældningsvinkel) og giver derved en variabel form til strømmen af ​​udstødningsgasser, der falder på de uforanderlige turbineblade. Afhængigt af trykket af udstødningsgasserne er bladene indstillet i en større eller mindre vinkel, hvilket accelererer rotorens rotation selv ved lavere udstødningsgastryk, og ved højere udstødningsgastryk fungerer turboladeren som en konventionel uden variabel. geometri. Rorene er monteret med et pneumatisk eller elektronisk drev. Variabel turbinegeometri blev oprindeligt næsten udelukkende brugt i dieselmotorer., men den bruges nu også i stigende grad af benzin.

Effekten af ​​variabel geometri er mere jævn acceleration fra lave omdrejninger og fraværet af et mærkbart øjeblik med at "tænde turboen". Som regel accelererer dieselmotorer med konstant turbinegeometri til omkring 2000 rpm meget hurtigere. Hvis turboen har en variabel geometri, kan de accelerere jævnt og tydeligt fra omkring 1700-1800 o/min.

Turboladerens variable geometri ser ud til at have nogle plusser, men det er ikke altid tilfældet. Først og fremmest levetiden for sådanne turbiner er lavere. Kulstofaflejringer på rattene kan blokere dem, så motoren i høj- eller lavområdet ikke har sin kraft. Værre er det, at turboladere med variabel geometri er sværere at regenerere, hvilket er dyrere. Nogle gange er fuldstændig regenerering ikke engang mulig.