Turbocompressoren zijn geweldige dingen, ze nemen verspilde energie op en gebruiken deze om een motor te helpen meer vermogen te produceren. De turbocompressor met variabele geometrie is een geavanceerde versie van deze technologie, die verschillende voordelen met zich meebrengt, samen met een toename in complexiteit. Dankzij een video die KF Turbo op Instagram heeft gemaakt, kunnen we nader bekijken wat een turbo met variabele geometrie zo speciaal maakt.
De video toont ons in een typische turbocompressor met variabele geometrie met bewegende schoep. Deze bestaat uit een set schoepen die rond de uitlaatturbine zitten, waarvan de hoek wordt geregeld door een actuator. Er zijn ook andere ontwerpen met schoepen die bijvoorbeeld op en neer bewegen; deze komen vaker voor bij zwaardere toepassingen zoals vrachtwagens of andere grote voertuigen.
In een normale turbocompressor met vaste geometrie wordt uitlaatgas door de turbine geleid om deze op te drijven, waardoor de aangesloten compressor draait die een boost voor de motor genereert. Bij lage motortoerentallen genereert de motor niet genoeg uitlaatgasstroom om de turbine te laten draaien en zinvolle boostniveaus te genereren. Op dit punt zou het systeem onder de boost-drempel zijn.
Zodra de motor een voldoende hoog toerental bereikt om boost te genereren, duurt het nog enige tijd om de turbine op snelheid te laten draaien; dit staat bekend als turbolag. Turbolag en boostdrempel zijn beide hoger voor grotere turbines, die meer energie nodig hebben om te draaien. Deze hoger stromende turbines zijn echter in staat om meer vermogen op te wekken. Het is een afweging, zoals zoveel dingen in engineering zijn.
De turbocompressor met variabele geometrie probeert dit te veranderen door schoepen of andere functies toe te voegen die de geometrie van het turbinesysteem functioneel veranderen. In een turbocompressor met roterende schoepen, zoals we hier zien, blijven de schoepen grotendeels gesloten bij een laag motortoerental, waardoor de uitlaatgasstroom naar de bladen wordt beperkt. Deze beperking verhoogt de snelheid van de stroom, waardoor de uitlaatgassen de turbine sneller op snelheid krijgen. Dit verlaagt de boostdrempel en vermindert de turbolag.
Het hebben van een dergelijke beperking zou echter een grote straf zijn bij hogere toerentallen, waar de motor meer uitlaatgassen moet uitpompen om vermogen te maken. In deze toestand worden de schoepen geopend om zoveel mogelijk uitlaatgas door de turbo te laten stromen, waardoor een beperking wordt vermeden die de tegendruk zou verhogen en het vermogen zou verminderen.
De turbo met variabele geometrie is dus echt het beste van twee werelden. Een VGT kan veel vermogen genereren zonder de gebruikelijke afweging van een hoge boostdrempel en turbovertraging die gewoonlijk gepaard gaat met het monteren van een grote turbo. De algehele efficiëntie is ook verbeterd en de schoepen kunnen in sommige toepassingen zelfs als motorrem worden gebruikt. De onderstaande video van Engineering Explained is een geweldige uitleg van hoe deze technologie werkt, met behulp van een handig whiteboarddiagram.
De afweging hier is complexiteit. De materiaalkeuze is van het grootste belang, aangezien de beweegbare schoepen het hoofd moeten bieden aan verzengende hete uitlaattemperaturen zonder op hun plaats te blijven hangen als gevolg van thermische uitzetting. Er moet een actuator worden gemonteerd om de schoepen te regelen en de schoepen moeten worden bestuurd, meestal door de motorregeleenheid, om ervoor te zorgen dat de positie van de schoepen ideaal is voor de bedrijfstoestand van de motor.
Een dergelijke complexiteit heeft van oudsher turbo's met variabele geometrie in de OEM-wereld meer gehouden dan in de tunerscene. Er bestaan echter aftermarket-controllers en niets houdt onverschrokken tuners of motorbouwers tegen om een VGT-build aan te pakken. Als u een geweldig reactievermogen van uw turbomotor nodig heeft zonder concessies te doen aan het piekvermogen, is een turbo met variabele geometrie misschien precies wat u nodig heeft.
Heb je een tip? Laat het de auteur weten:[email protected]
