Zakretanjem krilaca statora turbopunjač povećava učinkovitost, tlak prednabijanja povećava progresivnije i pri nižim brzinama vrtnje pa motor postaje znatno elastičniji i snažniji uz istu potrošnju goriva…
Foto: Garrett
Osnovna ideja ovog koncepta je u mijenjanju smjera ulaznih plinova u rotor turbine zakretanjem statorskih lopatica. Tako se kompenzira promjena obodne brzine rotora i u cijelom radnom području postiže najpovoljniji kut ustrujavanja plinova.
Svi dizelski motori te snažniji benzinski opremaju se turbopunjačem, uređajem koji upuhuje, odnosno nabija usisni zrak u motor. Veća masa zraka kojom se ‘hrani’ motor omogućava ubrizgavanje odnosno izgaranje veće količine goriva, dakle povećanje snage motora. Prvi serijski automobil s turbopunjačem bio je benzinski Oldsmobile Jetfire (1962.), a prvi dizelaš s turbopunjačem Mercedes-Benz 300 SD (1978.)
Da bi ostvario dovoljan efekt prednabijanja, turbina i puhalo (kompresor), kojeg pokreće na istom vratilu, trebaju imati geometriju i veličinu prilagođenu protoku velike količine medija. Zbog toga se u području malog broja okretaja javlja tromost, a ostaje ‘bez daha’.
To je riješeno turbopunjačem promjenjive geometrije – VNT (Variable Nozzle Turbine). Osnovna ideja je u mijenjanju smjera ulaza plinova u rotor turbine zakretanjem statorskih lopatica. Tako se kompenzira promjena obodne brzine rotora i u cijelom radnom području postiľe najpovoljniji kut ustrujavanja plinova. To nije sve…
Promjenom geometrije statora sprječava se lokalno probijanja zvučnog zida na vrhu lopatica rotora. Naime, kad je relativna brzina na ulazu u rotor velika, tada ona na profilu lopatice moľe doseći brzinu zvuka, kada nastaje nepravilno vrtloľenja i zagušenja tijeka na ulazu u rotor.
Potrebne korekcije geometrije (zakretanje lopatica statora) postiľu se polužnim mehanizmom spojenim na membranski sklop koji reagira na porast tlaka plinova na izlasku iz kompresora. U statoru se stvara tzv. venturijev efekt strujanja plinova, čime se postiže njihovo ubrzavanje i dodatno povećanje učinkovitosti kompresora.
Prednosti turbopunjača promjenljive geometrije najuočljiviji su kod male brzine vrtnje motora. Pri 1500/min klasični turbopunjač postiže punu učinkovitost nakon 5,2 sekunde, a promjenljivi nakon 3,7 sekunda. Još je veća razlika u radnoj karakteristici, jer se izmjenom geometrije statora postiľe gotovo linearni prirast tlaka punjenja, što povoljno utječe na radnu karakteristiku.
Ugradnjom turbopunjača promjenljive geometrije, dizel motor s prednabijanjem postaje elastičniji i ekonomičniji. Zadržavanjem optimalnih radnih parametara motora u širem području, postižu se bolje performanse motora uz istu potrošnja goriva, odnosno iste se performanse postižu uz 5 do 10 posto nižu potrošnju goriva.
