מגדש טורבו בגיאומטריה קבועה ומשתנה - מה ההבדל?

לעתים קרובות כאשר מתארים מנועים, נעשה שימוש במונח "גיאומטריית מגדש טורבו משתנה". במה הוא שונה מקבוע ומה היתרונות והחסרונות שלו?

מגדש טורבו הוא מכשיר שנמצא בשימוש נרחב במנועי דיזל מאז שנות ה-80, מגביר את המומנט וההספק ומשפיע לטובה על צריכת הדלק. הודות למגדש הטורבו, הדיזלים כבר לא נתפסו כמכונות עבודה מלוכלכות. במנועי בנזין, הם החלו לקבל את אותה משימה והופיעו בתדירות גבוהה יותר בשנות ה-90, עם הזמן הם צברו פופולריות, ולאחר 2010 הם הפכו נפוצים במנועי בנזין כמו שהיו בשנות ה-80 וה-90 בדיזל.

כיצד פועל מגדש טורבו?

מגדש טורבו מורכב מטורבינה ומדחס מותקן על פיר משותף ובבית אחד מחולק לשני צדדים כמעט כפולים. הטורבינה מונעת על ידי גזי פליטה מסעפת הפליטה, והמדחס, המסתובב על אותו הרוטור עם הטורבינה ומונע על ידו, יוצר לחץ אוויר, מה שנקרא. מילוי מחדש. לאחר מכן הוא נכנס לסעפת היניקה ולתאי הבעירה. ככל שלחץ גז הפליטה גבוה יותר (מהירות מנוע גבוהה יותר), כך לחץ הדחיסה גבוה יותר.  

הבעיה העיקרית של מגדשי טורבו נעוצה דווקא בעובדה זו, כי ללא מהירות גז פליטה מתאימה, לא יהיה לחץ מתאים לדחיסת האוויר הנכנס למנוע. טעינת-על דורשת ממנוע כמות מסוימת של גז פליטה במהירות מסוימת - ללא עומס פליטה מתאים, אין דחיפה ראויה, ולכן מנועים מוגדשים בסל"ד נמוך הם חלשים ביותר.

כדי למזער את התופעה הלא רצויה הזו, יש להשתמש במגדש טורבו עם המידות הנכונות למנוע הנתון. הקטן יותר (רוטור בקוטר קטן יותר) "מסתובב" מהר יותר כי הוא יוצר פחות גרר (פחות אינרציה), אבל הוא נותן פחות אוויר, ולכן לא יפיק הרבה בוסט, כלומר. כּוֹחַ. ככל שהטורבינה גדולה יותר, כך היא יעילה יותר, אך היא דורשת יותר עומס גזי פליטה ויותר זמן "להסתחרר". הזמן הזה נקרא טורבו לאג או לאג. לכן, הגיוני להשתמש במגדש טורבו קטן למנוע קטן (עד כ-2 ליטר) ובגדול למנוע גדול יותר. עם זאת, לגדולים יותר יש עדיין בעיית פיגור, אז מנועים גדולים משתמשים בדרך כלל במערכות בי-טורבו ותאום-טורבו.

בנזין עם הזרקה ישירה - למה טורבו?

גיאומטריה משתנה - הפתרון לבעיית הפיגור בטורבו

הדרך היעילה ביותר להפחית את השהיית הטורבו היא שימוש בטורבינת גיאומטריה משתנה. שבבים ניתנים להזזה, הנקראים שבבים, משנים את מיקומם (זווית הנטייה) ובכך נותנים צורה משתנה לזרימת גזי הפליטה הנופלים על להבי הטורבינה הבלתי משתנים. בהתאם ללחץ של גזי הפליטה, הלהבים מכוונים בזווית גדולה או קטנה יותר, מה שמאיץ את סיבוב הרוטור גם בלחץ גזי פליטה נמוך יותר, ובלחץ גזי פליטה גבוה יותר, מגדש הטורבו פועל כרגיל ללא משתנה. גֵאוֹמֶטרִיָה. ההגאים מורכבים עם הנעה פניאומטית או אלקטרונית. גיאומטריית טורבינה משתנה שימשה בתחילה כמעט אך ורק במנועי דיזל., אך כעת הוא משמש יותר ויותר בבנזין.

ההשפעה של גיאומטריה משתנה היא יותר האצה חלקה מסיבובים נמוכים והיעדר רגע מורגש של "הפעלת הטורבו". ככלל, מנועי דיזל עם גיאומטריית טורבינה קבועה מאיצים לכ-2000 סל"ד הרבה יותר מהר. אם לטורבו יש גיאומטריה משתנה, הם יכולים להאיץ בצורה חלקה וברורה בערך מ-1700-1800 סל"ד.

נראה שלגיאומטריה המשתנה של מגדש הטורבו יש כמה יתרונות, אבל זה לא תמיד המקרה. מעל הכל חיי השירות של טורבינות כאלה נמוכים יותר. משקעי פחמן על גלגלי ההגה עלולים לחסום אותם כך שלמנוע בטווח הגבוה או הנמוך אין את הכוח שלו. גרוע מכך, מגדשי טורבו בגיאומטריה משתנה קשים יותר לחידוש, וזה יקר יותר. לפעמים התחדשות מלאה אינה אפשרית אפילו.