Vaihtuvageometrinen turbiini: toimintaperiaate, laite, korjaus

Polttomoottoreiden turbiineja kehittämällä valmistajat yrittävät parantaa niiden yhteensopivuutta moottoreiden kanssa ja tehokkuutta. Teknisesti edistynein sarjaratkaisu on imuaukon geometrian muutos. Lisäksi tarkastellaan muuttuvageometristen turbiinien suunnittelua, toimintaperiaatetta ja huolto-ominaisuuksia.

Yleiset ominaisuudet

Tarkasteltavat turbiinit eroavat tavallisista kyvyssä mukautua moottorin käyttötilaan muuttamalla A / R-suhdetta, joka määrää läpimenon. Tämä on koteloiden geometrinen ominaisuus, jota edustaa kanavan poikkileikkausalan suhde ja tämän osan painopisteen ja turbiinin keskiakselin välinen etäisyys.

Vaihtuvageometristen turboahtimien merkitys johtuu siitä, että suurilla ja pienillä nopeuksilla tämän parametrin optimaaliset arvot vaihtelevat merkittävästi. Joten pienellä A/R-arvolla virtauksella on suuri nopeus, jonka seurauksena turbiini pyörii nopeasti, mutta maksimiläpäisykyky on pieni. Tämän parametrin suuret arvot päinvastoin määräävät suuren läpimenon ja alhaisen pakokaasun nopeuden.

Siksi, jos A/R on liian korkea, turbiini ei pysty luomaan painetta alhaisilla nopeuksilla, ja jos se on liian alhainen, se kuristaa moottorin yläosassa (pakosarjan vastapaineen takia, suorituskyky heikkenee). Siksi kiinteän geometrian turboahtimissa valitaan keskimääräinen A / R-arvo, joka mahdollistaa sen toiminnan koko nopeusalueella, kun taas muuttuvageometristen turbiinien toimintaperiaate perustuu sen optimaalisen arvon säilyttämiseen. Siksi sellaiset vaihtoehdot, joissa on matala tehostuskynnys ja minimaalinen viive, ovat erittäin tehokkaita suurilla nopeuksilla.

Päänimen (muuttuvageometriset turbiinit (VGT, VTG)) lisäksi nämä muunnelmat tunnetaan muuttuvan suutin (VNT), muuttuvan siipipyörän (VVT), muuttuvan alueen turbiinin suutin (VATN) malleina.

Vaihtuvageometrisen turbiinin on kehittänyt Garrett. Sen lisäksi muut valmistajat osallistuvat tällaisten osien julkaisuun, mukaan lukien MHI ja BorgWarner. Liukurengasversioiden ensisijainen valmistaja on Cummins Turbo Technologies.

Huolimatta muuttuvan geometrian turbiinien käytöstä pääasiassa dieselmoottoreissa, ne ovat hyvin yleisiä ja yleistymässä. Oletetaan, että vuonna 2020 tällaisten mallien osuus maailman turbiinimarkkinoista on yli 63 prosenttia. Tämän teknologian käytön ja sen kehityksen laajentuminen johtuu ensisijaisesti ympäristönormien tiukentumisesta.

Design

Vaihtuvageometrisen turbiinin laite eroaa perinteisistä malleista lisämekanismin läsnäololla turbiinin kotelon sisääntuloosassa. Sen suunnitteluun on useita vaihtoehtoja.

Yleisin tyyppi on liukuva melarengas. Tätä laitetta edustaa rengas, jossa on useita jäykästi kiinnitettyjä siipiä, jotka sijaitsevat roottorin ympärillä ja liikkuvat suhteessa kiinteään levyyn. Liukumekanismin tehtävänä on kaventaa/laajentaa kulkua kaasujen virtaukselle.

Koska melarengas liukuu aksiaalisuunnassa, tämä mekanismi on erittäin kompakti ja heikkojen kohtien vähimmäismäärä varmistaa lujuuden. Tämä vaihtoehto sopii suurille moottoreille, joten sitä käytetään pääasiassa kuorma-autoissa ja linja-autoissa. Sille on ominaista yksinkertaisuus, korkea suorituskyky “pohjassa”, luotettavuus.

Toinen vaihtoehto edellyttää myös terärenkaan läsnäoloa. Tässä tapauksessa se on kuitenkin kiinnitetty jäykästi tasaiselle levylle, ja terät on asennettu tappeihin, jotka varmistavat niiden pyörimisen aksiaalisuunnassa, sen toiselle puolelle. Siten turbiinin geometriaa muutetaan siipien avulla. Tämä vaihtoehto on tehokkain.

Liikkuvien osien suuren määrän vuoksi tämä malli on kuitenkin vähemmän luotettava, etenkin korkeissa lämpötiloissa. Todetut ongelmat johtuvat metalliosien kitkasta, jotka laajenevat kuumennettaessa.

Toinen vaihtoehto on liikkuva seinä. Se on monella tapaa samanlainen kuin liukurengastekniikka, mutta tässä tapauksessa kiinteät terät on asennettu staattiseen levyyn liukurenkaan sijaan.

Muuttuvan alueen turboahtimessa (VAT) on siivet, jotka pyörivät kiinnityskohdan ympäri. Toisin kuin pyörivien terien järjestelmä, niitä ei asenneta renkaan kehälle, vaan peräkkäin. Koska tämä vaihtoehto vaatii monimutkaisen ja kalliin mekaanisen järjestelmän, on kehitetty yksinkertaistettuja versioita.

Yksi niistä on Aisin Seiki Variable Flow Turbocharger (VFT). Turbiinin kotelo on jaettu kahteen kanavaan kiinteällä siivellä ja on varustettu vaimentimella, joka jakaa virtauksen niiden välillä. Roottorin ympärille on asennettu muutama kiinteä siipi. Ne tarjoavat pidätyksen ja virtauksen yhdistämisen.

Toinen vaihtoehto, nimeltään Switchblade, on lähempänä arvonlisäveroa, mutta terärivin sijasta käytetään yhtä terää, joka myös pyörii asennuskohdan ympäri. Tällaisia ​​rakenteita on kahta tyyppiä. Yksi niistä sisältää terän asentamisen rungon keskiosaan. Toisessa tapauksessa se on kanavan keskellä ja jakaa sen kahteen osastoon, kuten VFT-terä.

Muuttuvan geometrian turbiinin ohjaamiseen käytetään käyttöjä: sähköisiä, hydraulisia, pneumaattisia. Turboahdinta ohjaa moottorin ohjausyksikkö (ECU, ECU).

On huomattava, että tällaiset turbiinit eivät vaadi ohitusventtiiliä, koska tarkan ohjauksen ansiosta on mahdollista hidastaa pakokaasujen virtausta ei-dekompressiivisesti ja ohjata ylimäärä turbiinin läpi.

Toimintaperiaate

Muuttuvan geometrian turbiinit toimivat ylläpitämällä optimaalista A/R- ja pyörrekulmaa muuttamalla tuloaukon poikkileikkausalaa. Se perustuu siihen, että pakokaasun virtausnopeus on kääntäen verrannollinen kanavan leveyteen. Siksi nopean edistämisen “alaosissa” syöttöosan poikkileikkaus pienenee. Kun nopeutta lisätään virtauksen lisäämiseksi, se laajenee vähitellen.

Geometrian muutosmekanismi

Tämän prosessin toteuttamismekanismi määräytyy suunnittelun mukaan. Pyörivällä siivellä varustetuissa malleissa tämä saavutetaan vaihtamalla niiden asentoa: kapean poikkileikkauksen varmistamiseksi terät ovat kohtisuorassa säteittäisiin linjoihin nähden ja kanavan leventämiseksi ne siirtyvät porrastettuun asentoon.

Turbiineissa, joissa on liukurengas ja liikkuva seinä, tapahtuu renkaan aksiaalista liikettä, joka muuttaa myös kanavan poikkileikkausta.

VFT:n toimintaperiaate perustuu virtauksen erottamiseen. Sen kiihdytys alhaisilla nopeuksilla suoritetaan sulkemalla kanavan ulkoosasto vaimentimella, minkä seurauksena kaasut menevät roottoriin mahdollisimman lyhyellä tavalla. Kun kuormitus kasvaa, vaimennin nousee sallien virtauksen molempien osastojen läpi laajentaakseen kapasiteettia.

VAT- ja Switchblade-malleissa geometrian muutos tehdään kääntämällä siipeä: pienillä nopeuksilla se nousee, kaventaen kulkua virtauksen nopeuttamiseksi, ja suurilla nopeuksilla se on turbiinin pyörän vieressä, mikä laajentaa läpimenoa. Toisen tyypin kytkinlapaturbiineille on ominaista siiven käänteinen toimintajärjestys.

Joten “pohjissa” se on roottorin vieressä, minkä seurauksena virtaus kulkee vain kotelon ulkoseinää pitkin. Nopeuden kasvaessa siipi nousee ja avaa kanavan juoksupyörän ympärille tehokkuuden lisäämiseksi.

Ajoyksikkö

Käytöstä yleisimpiä ovat pneumaattiset vaihtoehdot, joissa mekanismia ohjataan männällä, joka liikuttaa ilmaa sylinterin sisällä.

Siipien asentoa ohjaa kalvotoimilaite, joka on liitetty tangolla siipien ohjausrenkaaseen, joten kurkku voi muuttua jatkuvasti. Toimilaite käyttää karaa alipainetasosta riippuen vastustaen jousta. Tyhjiömodulaatio ohjaa sähköventtiiliä, joka syöttää lineaarista virtaa alipaineparametreista riippuen. Tyhjiön voi muodostaa jarrutehostimen tyhjiöpumppu. Virta syötetään akusta ja se moduloi ECU:ta.

Tällaisten käyttölaitteiden suurin haitta johtuu kaasun vaikeasti ennustettavissa olevasta tilasta puristuksen jälkeen, erityisesti kuumennettaessa. Siksi hydrauli- ja sähkökäytöt ovat kehittyneempiä.

Hydrauliset toimilaitteet toimivat samalla periaatteella kuin pneumaattiset toimilaitteet, mutta sylinterissä olevan ilman sijasta käytetään nestettä, jota voi edustaa moottoriöljy. Lisäksi se ei tiivisty, minkä seurauksena tällainen järjestelmä tarjoaa paremman hallinnan.

Solenoidiventtiili käyttää öljynpainetta ja ECU:n signaalia renkaan siirtämiseen. Hydraulinen mäntä liikuttaa hammastankoa ja hammaspyörää, joka pyörittää hammaspyörää, minkä seurauksena terät kytkeytyvät kääntyvästi. ECU-siiven asennon siirtämiseksi analoginen asentoanturi liikkuu sen käyttölaitteen nokkaa pitkin. Kun öljynpaine on alhainen, siivet avautuvat ja sulkeutuvat öljynpaineen noustessa.

Sähkötoimilaite on tarkin, koska jännite voi tarjota erittäin hienon ohjauksen. Se vaatii kuitenkin lisäjäähdytystä, joka saadaan aikaan jäähdytysnesteputkilla (pneumaattisissa ja hydraulisissa versioissa nestettä käytetään lämmön poistamiseen).

Geometrian muutoslaitteen ohjaamiseen käytetään valitsinmekanismia.

Jotkut turbiinimallit käyttävät pyörivää sähkökäyttöä suoralla askelmoottorilla. Tässä tapauksessa terien asentoa ohjaa elektroninen takaisinkytkentäventtiili hammastankomekanismin kautta. ECU:sta tulevaa palautetta varten käytetään nokkaa, jossa on vaihteeseen kiinnitetty magnetoresisiivinen anturi.

Jos teriä on käännettävä, ECU tarjoaa virransyötön tietyllä alueella niiden siirtämiseksi ennalta määrättyyn asentoon, minkä jälkeen se, saatuaan signaalin anturista, vapauttaa takaisinkytkentäventtiilin.

Moottorin ohjausyksikkö

Edellä olevasta seuraa, että muuttuvageometristen turbiinien toimintaperiaate perustuu lisämekanismin optimaaliseen koordinointiin moottorin toimintatilan mukaisesti. Siksi sen tarkkaa sijaintia ja jatkuvaa valvontaa tarvitaan. Siksi muuttuvan geometrian turbiineja ohjataan moottorin ohjausyksiköillä.

He käyttävät strategioita tuottavuuden maksimoimiseksi tai ympäristönsuojelun parantamiseksi. BUD:n toiminnalle on olemassa useita periaatteita.

Yleisin näistä on empiiriseen dataan ja moottorimalleihin perustuvan vertailutiedon käyttö. Tässä tapauksessa myötäkytkentäohjain valitsee arvot taulukosta ja käyttää palautetta virheiden vähentämiseen. Tämä on monipuolinen tekniikka, jonka avulla voit soveltaa erilaisia ​​ohjausstrategioita.

Sen suurin haitta on rajoitukset transientien aikana (jyrkkä kiihtyvyys, vaihteiden vaihto). Sen poistamiseksi käytettiin moniparametrisia, PD- ja PID-säätimiä. Jälkimmäisiä pidetään lupaavimpina, mutta ne eivät ole riittävän tarkkoja koko kuormitusalueella. Tämä ratkaistiin soveltamalla sumean logiikan päätösalgoritmeja MAS:n avulla.

Taustatietojen tuottamiseen on kaksi tekniikkaa: keskimääräinen moottorimalli ja keinotekoiset neuroverkot. Jälkimmäinen sisältää kaksi strategiaa. Yksi niistä sisältää tehostuksen ylläpitämisen tietyllä tasolla, toinen on alipaine-eron ylläpitäminen. Toisessa tapauksessa saavutetaan paras ympäristötehokkuus, mutta turbiinin nopeus ylitetään.

Monet valmistajat eivät kehitä ECU:ita muuttuvageometrisille turboahtimille. Suurin osa niistä on autonvalmistajien tuotteita. Markkinoilla on kuitenkin joitain kolmannen osapuolen huippuluokan ECU:ita, jotka on suunniteltu tällaisille turbiineille.

Yleiset määräykset

Turbiinien pääominaisuudet ovat ilmamassavirta ja virtausnopeus. Tuloalue on yksi suorituskykyä rajoittavista tekijöistä. Muuttuvan geometrian vaihtoehdot mahdollistavat tämän alueen muuttamisen. Joten tehollinen pinta-ala määräytyy käytävän korkeuden ja terien kulman mukaan. Ensimmäinen indikaattori vaihdetaan versioissa, joissa on liukurengas, toinen – turbiineissa, joissa on pyörivät siivet.

Näin ollen muuttuvageometriset turboahtimet antavat jatkuvasti tarvittavan tehon. Tämän seurauksena niillä varustetuissa moottoreissa ei ole turbiinin pyörimisajasta johtuvaa viivettä, kuten tavanomaisissa suurissa turboahtimissa, eivätkä ne tukehtu suurilla nopeuksilla, kuten pienillä.

Lopuksi on huomattava, että vaikka muuttuvageometriset turboahtimet on suunniteltu toimimaan ilman ohitusventtiiliä, niiden on havaittu parantavan suorituskykyä ensisijaisesti “alapäässä” ja suurilla nopeuksilla täysin avoimilla siivellä, jotka eivät pysty käsittelee suurta massavirtaa. Siksi liiallisen vastapaineen estämiseksi on silti suositeltavaa käyttää hukkasulkua.

Hyödyt ja haitat

Turbiinin säätäminen moottorin toimintatilaan parantaa kaikkia indikaattoreita verrattuna kiinteän geometrian vaihtoehtoihin:

• parempi reagointikyky ja suorituskyky koko kierroslukualueella;
• tasaisempi vääntömomenttikäyrä keskinopeuksilla;
• kyky käyttää moottoria osittaisella kuormituksella tehokkaammalla laihalla ilma-polttoaineseoksella;
• parempi lämpötehokkuus;
• liiallisen tehostuksen estäminen suurilla nopeuksilla;
• paras ympäristönsuojelun taso;
• pienempi polttoaineenkulutus;
• laajennettu turbiinin toiminta-alue.

Muuttuvan geometrian turboahtimien suurin haittapuoli on niiden huomattavan monimutkainen rakenne. Ylimääräisten liikkuvien elementtien ja käyttölaitteiden vuoksi ne ovat vähemmän luotettavia, ja tämän tyyppisten turbiinien huolto ja korjaus on vaikeampaa. Lisäksi bensiinimoottoreiden modifikaatiot ovat erittäin kalliita (noin 3 kertaa kalliimpia kuin perinteiset). Lopuksi näitä turbiineja on vaikea yhdistää moottoreihin, joita ei ole suunniteltu niille.

On huomattava, että muuttuvan geometrian turbiinit ovat usein huonompia kuin perinteiset vastineet huippusuorituskyvyn suhteen. Tämä johtuu häviöistä kotelossa ja liikkuvien elementtien tukien ympärillä. Lisäksi maksimaalinen suorituskyky laskee jyrkästi siirryttäessä pois optimaalisesta asennosta. Tämän mallin turboahtimien kokonaishyötysuhde on kuitenkin korkeampi kuin kiinteägeometristen varianttien suuremman toiminta-alueen vuoksi.

Sovellus ja lisätoiminnot

Vaihtuvageometristen turbiinien laajuus määräytyy niiden tyypin mukaan. Joten autojen ja kevyiden hyötyajoneuvojen moottoreihin asennetaan lisävarusteita, joissa on pyörivät terät, ja liukurenkaalla varustettuja muunnoksia käytetään pääasiassa kuorma-autoissa.

Yleensä muuttuvan geometrian turbiineja käytetään useimmiten dieselmoottoreissa. Tämä johtuu niiden pakokaasujen alhaisesta lämpötilasta.

Kevyissä dieselmoottoreissa tällaiset turboahtimet toimivat ensisijaisesti kompensoimaan pakokaasujen kierrätysjärjestelmän suorituskyvyn heikkenemistä.

Kuorma-autoissa turbiinit itse voivat parantaa ympäristönsuojelun tasoa säätelemällä moottorin imuaukkoon kierrätettävien pakokaasujen määrää. Siten muuttuvageometrisia turboahtimia käyttämällä on mahdollista nostaa pakosarjan painetta suuremmaksi kuin imusarjassa kierrätyksen nopeuttamiseksi. Vaikka liiallisella vastapaineella on negatiivinen vaikutus polttoainetehokkuuteen, se auttaa vähentämään typen oksidipäästöjä.

Lisäksi mekanismia voidaan muokata vähentämään turbiinin hyötysuhdetta tietyssä asennossa. Tätä käytetään pakokaasujen lämpötilan nostamiseen hiukkassuodattimen poistamiseksi hapettamalla kuumentamisen seurauksena kiinni juuttuneet hiilihiukkaset.

Nämä toiminnot edellyttävät hydraulista tai sähkökäyttöä.

Muuttuvan geometrian turbiinien huomattavat edut perinteisiin verrattuna tekevät niistä parhaan vaihtoehdon urheilumoottoreihin. Ne ovat kuitenkin erittäin harvinaisia ​​bensiinimoottoreissa. Niillä varustettuja urheiluautoja tunnetaan vain muutama (tällä hetkellä Porsche 718, 911 Turbo ja Suzuki Swift Sport). Erään BorgWarner-johtajan mukaan tämä johtuu tällaisten turbiinien erittäin korkeista tuotantokustannuksista, jotka johtuvat tarpeesta käyttää erityisiä lämmönkestäviä materiaaleja vuorovaikutuksessa bensiinimoottoreiden korkean lämpötilan pakokaasujen kanssa (dieselin pakokaasut ovat paljon alhaisemmat). lämpötila, joten turbiinit ovat heille halvempia).

Ensimmäiset bensiinimoottoreissa käytetyt VGT:t valmistettiin tavanomaisista materiaaleista, joten monimutkaisia ​​jäähdytysjärjestelmiä oli käytettävä hyväksyttävän käyttöiän varmistamiseksi. Joten vuoden 1988 Honda Legendissä tällainen turbiini yhdistettiin vesijäähdytteiseen välijäähdyttimeen. Lisäksi tämäntyyppisillä moottoreilla on laajempi pakokaasun virtausnopeusalue, mikä edellyttää kykyä käsitellä suurempaa massavirta-aluetta.

Valmistajat saavuttavat vaaditun suorituskyvyn, reagointikyvyn, tehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden kustannustehokkaimmalla tavalla. Poikkeuksena ovat yksittäiset tapaukset, joissa lopullinen hinta ei ole ensisijainen. Tässä yhteydessä kyseessä on esimerkiksi ennätyssuorituskyvyn saavuttaminen Koenigsegg One: 1:ssä tai Porsche 911 Turbon mukauttaminen siviilikäyttöön.

Yleensä suurin osa turboahdetuista autoista on varustettu perinteisillä turboahtimilla. Suorituskykyisissä urheilumoottoreissa käytetään usein kaksoisrullausvaihtoehtoja. Vaikka nämä turboahtimet ovat huonompia kuin VGT:t, ne tarjoavat samat edut perinteisiin turbiineihin verrattuna, vain vähäisemmässä määrin, ja silti niillä on lähes sama yksinkertainen rakenne kuin viimeksi mainituilla. Mitä tulee viritykseen, muuttuvageometristen turboahtimien käyttöä rajoittaa korkeiden kustannusten lisäksi niiden virityksen monimutkaisuus.

Bensiinimoottorien osalta H. Ishiharan, K. Adachin ja S. Konon tutkimuksessa vaihtelevan virtauksen turbiini (VFT) todettiin VGT:n joukossa optimaalisimmaksi. Vain yhden liikkuvan elementin ansiosta tuotantokustannukset pienenevät ja lämpöstabiilisuus paranee. Lisäksi tällainen turbiini toimii yksinkertaisen ECU-algoritmin mukaisesti, kuten kiinteän geometrian vaihtoehdot, jotka on varustettu ohitusventtiilillä. Erityisen hyviä tuloksia on saatu, kun tällainen turbiini yhdistetään iVTEC:iin. Pakkoimujärjestelmissä havaitaan kuitenkin pakokaasun lämpötilan nousua 50-100 °C, mikä vaikuttaa ympäristön suorituskykyyn. Tämä ongelma ratkaistiin käyttämällä alumiinista vesijäähdytteistä jakotukkia.

BorgWarnerin ratkaisu bensiinimoottoreihin oli yhdistää twin scroll -tekniikka ja muuttuvageometrinen muotoilu SEMA 2015:ssä esitellyssä twin scroll -muuttuvageometrisessa turbiinissa. Sen rakenne on samanlainen kuin twin scroll -turbiini: tässä turboahtimessa on kaksoisimuaukko ja kaksoismonoliittinen turbiinipyörä ja on yhdistetty kaksoisrullasarjaan, jossa otetaan huomioon sylinterijärjestys pakokaasujen pulsaation eliminoimiseksi tiheämmän virtauksen luomiseksi.

Ero on siinä, että imuosassa on vaimennin, joka kuormituksesta riippuen jakaa virtauksen juoksupyörien yli. Alhaisilla nopeuksilla kaikki pakokaasut menevät pieneen osaan roottorista ja suuri osa tukkeutuu, mikä mahdollistaa vielä nopeamman pyörimisen kuin perinteisessä kaksoisrullaturbiinissa. Kuorman kasvaessa vaimennin siirtyy vähitellen keskiasentoon ja jakaa virtauksen tasaisesti suurilla nopeuksilla, kuten tavallisessa kaksoisrullamallissa. Eli geometrian muuttamismekanismin kannalta tällainen turbiini on lähellä VFT:tä.

Siten tämä tekniikka, kuten muuttuvageometrinen tekniikka, tarjoaa muutoksen A/R-suhteeseen kuormituksesta riippuen, säätämällä turbiinin moottorin toimintatilaan, mikä laajentaa toiminta-aluetta. Samaan aikaan harkittu suunnittelu on paljon yksinkertaisempi ja halvempi, koska täällä käytetään vain yhtä liikkuvaa elementtiä, joka toimii yksinkertaisen algoritmin mukaan, eikä lämmönkestäviä materiaaleja tarvita. Jälkimmäinen johtuu lämpötilan laskusta, joka johtuu lämpöhäviöstä turbiinin kaksoisvaipan seinillä. On huomattava, että vastaavia ratkaisuja on kohdattu aiemminkin (esimerkiksi pikaluistiventtiili), mutta jostain syystä tämä tekniikka ei ole saavuttanut suosiota.

Ylläpito ja korjaus

Turbiinien tärkein huoltotoimenpide on puhdistus. Sen tarve johtuu niiden vuorovaikutuksesta pakokaasujen kanssa, joita edustavat polttoaineen ja öljyjen palamistuotteet. Puhdistusta tarvitaan kuitenkin harvoin. Voimakas saastuminen osoittaa toimintatilan rikkomuksia, jotka voivat johtua liiallisesta paineesta, tiivisteiden tai juoksupyörien holkkien kulumisesta sekä mäntäosastosta, tuulettimen tukkeutumisesta.

Muuttuvan geometrian turbiinit ovat herkempiä likaantumiselle kuin perinteiset turbiinit. Tämä johtuu siitä, että noen kerääntyminen geometrian vaihtolaitteen ohjaussiivekkeeseen johtaa sen kiilautumiseen tai liikkuvuuden menettämiseen. Tämän seurauksena turboahtimen toiminta häiriintyy.

Yksinkertaisimmassa tapauksessa puhdistus suoritetaan käyttämällä erityistä nestettä, mutta usein tarvitaan manuaalista työtä. Turbiini on ensin purettava. Kun irrotat geometrian vaihtomekanismia, varo, ettet leikkaa kiinnityspultteja. Niiden palasten myöhempi poraus voi johtaa reikien vaurioitumiseen. Näin ollen muuttuvan geometrian turbiinin puhdistaminen on hieman monimutkaista.

Lisäksi on pidettävä mielessä, että patruunan huolimaton käsittely voi vahingoittaa tai muuttaa roottorin siipiä. Jos se puretaan puhdistuksen jälkeen, tarvitaan tasapainotusta, mutta puhdistusta ei yleensä tehdä patruunan sisällä.

Pyörissä oleva öljynoki kertoo männänrenkaiden tai venttiiliryhmän kulumisesta sekä patruunan roottorin tiivisteistä. Puhdistus ilman näitä moottorihäiriöitä tai turbiinin korjaamista ei ole suositeltavaa.

Kyseisen tyyppisten turboahtimien patruunan vaihdon jälkeen tarvitaan geometrian säätö. Tätä varten käytetään kestäviä ja karkeita säätöruuveja. On huomattava, että valmistajat eivät alun perin määrittäneet joitain ensimmäisen sukupolven malleja, minkä seurauksena niiden suorituskyky “alhaalla” vähenee 15-25%. Tämä koskee erityisesti Garrettin turbiineja. Verkosta löytyy ohjeet muuttuvan geometrian turbiinin säätämiseen.

Yhteenveto

Vaihtuvageometriset turboahtimet edustavat polttomoottoreiden sarjaturbiinien kehittämisen korkeinta vaihetta. Imuosassa oleva lisämekanismi varmistaa, että turbiini mukautuu moottorin toimintatilaan konfiguraatiota säätämällä. Tämä parantaa suorituskykyä, taloudellisuutta ja ympäristöystävällisyyttä. VGT:n suunnittelu on kuitenkin monimutkaista, ja bensiinimoottoreiden mallit ovat erittäin kalliita.