Değişken geometrili turboşarj - Variable-geometry turbocharger
Bazen değişken nozul türbinleri ( VNT'ler ) olarak bilinen değişken geometrili turboşarjlar ( VGT'ler ), genellikle koşullar değiştikçe turboşarjın etkin en boy oranının değiştirilmesine izin vermek için tasarlanmış bir tür turboşarjerdir . Bu, düşük motor devirlerindeki optimum en boy oranı yüksek motor devirlerindekinden çok farklı olduğu için yapılır.
En-boy oranı çok büyükse, turbo düşük hızlarda destek oluşturamaz; en-boy oranı çok küçükse, turbo motoru yüksek hızlarda boğarak yüksek egzoz manifoldu basınçlarına, yüksek pompalama kayıplarına ve sonuç olarak daha düşük güç çıkışına yol açar . Motor hızlandıkça türbin muhafazasının geometrisini değiştirerek turbonun en boy oranı optimumda tutulabilir. Bu nedenle, VGT'ler minimum miktarda gecikmeye , düşük bir yükseltme eşiğine ve daha yüksek motor devirlerinde yüksek verimliliğe sahiptir.
Kesilmiş bir VGT turboşarj (VW Golf, Dizel)
Değişken geometrili kılavuz kanatlı egzoz tarafı
kompresör çarklı şarj hava tarafı
Turbo şaft depolama
Turbo şaft depolama
Tarih
Döner kanatlı VGT ilk olarak Garrett tarafından geliştirildi ve 1953'te patenti alındı.
Bu turboşarjları kullanan ilk seri üretim otomobillerden biri 1988 Honda Legend'dı ; 2.0 litrelik V6 motoruna takılı su soğutmalı bir VGT kullandı .
1989 sınırlı üretim Shelby csx-VNT 500 örnek üretilen ile, bir 2.2 litre ile donatılmış Chrysler K motor bir ile Garrett sabit-geometri Garrett aynı kompresör ve mil kullandığı için turbo (VNT-25 olarak adlandırılan T-25).
1991 yılında, emir bir VGT dahil croma 'in direkt enjeksiyonlu turbo dizel.
Peugeot 405 T16 1992 yılında, el Garrett onun 2.0 litre 16 valf motoru VAT25 değişken geometri turbo.
2007 Porsche 911 Turbo , 3.6 litrelik yatay olarak zıt altı silindirli benzinli motorunda ikiz değişken geometrili turboşarjlara sahiptir .
2015 Koenigsegg One:1 (adını 1:1 olan güç-ağırlık oranından almıştır) 5.0 litrelik V8 motorunda ikiz değişken geometrili turboşarjlar kullanır ve 1361 beygir gücü üretmesini sağlar.
Ortak tasarımlar
VGT'lerin en yaygın iki uygulaması aşağıdaki gibidir:
Hafif hizmet motorları (binek otomobiller, yarış arabaları ve hafif ticari araçlar) için türbin kanatları, hatvesini ve kesit alanını değiştirmek için göbeğine göre uyum içinde döner .
Ağır hizmet motorları için kanatlar dönmez, bunun yerine etkin genişlikleri değiştirilir. Bu genellikle türbini kendi ekseni boyunca hareket ettirerek, kanatları muhafaza içinde kısmen geri çekerek yapılır. Alternatif olarak, mahfaza içindeki bir bölme ileri geri kayabilir. Kanatların kenarları arasındaki alan değişir, bu da daha az hareketli parçaya sahip değişken en-boy oranlı bir sisteme yol açar.
VGT'ler, bir membran vakum aktüatörü, elektrikli servo , 3 fazlı elektrikli aktüatör, hidrolik aktüatör veya havalı fren basıncı kullanan pnömatik aktüatör tarafından kontrol edilebilir .
Sabit geometrili türbinlerin aksine, VGT'ler bir atık kapısı gerektirmez .
Kullanmak
Daha düşük egzoz sıcaklıkları arızaya daha az eğilimli oldukları anlamına geldiğinden, VGT'ler dizel motorlarda çok daha yaygın olma eğilimindedir. İlk benzinli motorlu VGT'ler , turboşarj ömrünü makul seviyelere çıkarmak için önemli bir ön şarj soğutması gerektirdi , ancak teknolojideki gelişmeler, yüksek sıcaklıktaki benzinli egzoza karşı dirençlerini artırdı ve benzinli motorlu araçlarda giderek daha fazla görünmeye başladılar.
Tipik olarak, VGT'ler, motorun hangi durumda olursa olsun kanatları en uygun konumda tutmak için gereken koordinasyon düzeyi nedeniyle yalnızca OEM uygulamalarında bulunur. Ancak, satış sonrası VGT kontrol üniteleri ve bazı üst düzey satış sonrası motorlar mevcuttur. yönetim sistemleri VGT'leri de kontrol edebilir.
Kamyonlarda, VGT'ler ayrıca motor girişine geri döndürülen egzoz oranını kontrol etmek için kullanılır (egzoz manifoldu basıncını, egzoz gazı devridaimini destekleyen giriş manifoldu basıncını geçene kadar seçici olarak artırmak için kontrol edilebilirler ). Aşırı motor geri basıncı genel yakıt verimliliğine zararlı olsa da, geçici olaylar (vites değiştirme gibi) sırasında bile yeterli bir EGR oranı sağlamak, nitrojen oksit emisyonlarını emisyon mevzuatının gerektirdiği düzeye indirmek için yeterli olabilir (örneğin, Avrupa ve EPA için Euro 5 ABD için 10).
Kayar kanatlı turboşarjların başka bir kullanımı, çıkış yönündeki egzoz frenidir , böylece ekstra bir egzoz gaz kelebeği valfine gerek kalmaz. Mekanizma ayrıca önceden tanımlanmış bir konumda türbin verimliliğini azaltmak için kasıtlı olarak değiştirilebilir. Bu mod, bir dizel partikül filtresinin "yanmasını" ve "rejenerasyonunu" desteklemek için yükseltilmiş bir egzoz sıcaklığını sürdürmek için seçilebilir (bu, filtrede sıkışmış karbon partiküllerinin yarı-kendini sürdüren bir reaksiyonda oksitlenene kadar ısıtılmasını içerir) - daha çok bazı fırınların sunduğu kendi kendini temizleme işlemi gibi ). EGR akış kontrolü için bir VGT'nin çalıştırılması veya genel olarak frenleme veya rejenerasyon modlarının uygulanması, hidrolik aktüatörler veya elektrikli servolar gerektirir.
Üreticiler
Garrett, BorgWarner ve Mitsubishi Heavy Industries dahil olmak üzere birçok şirket döner kanatlı değişken geometrili turboşarjlar üretir ve tedarik eder . Bu tasarım çoğunlukla küçük motorlar ve hafif hizmet uygulamaları (binek arabalar, yarış arabaları ve hafif ticari araçlar) ile sınırlıdır.
Kayar kanatlı VGT'lerin ana tedarikçisi Holset Engineering'dir .