Турбины с механизмом изменяемой геометрии

Турбина с изменяемой геометрией обеспечивает значительную гибкость в управлении степенью сжатия. В дизельных двигателях эта гибкость может быть использована для улучшения характеристик крутящего момента на низких оборотах, уменьшения задержки отклика турбокомпрессора и управления потоком рециркулируемых отработавших газов(EGR).

Альтернативой турбине с фиксированной геометрией является турбина с изменяемой геометрией . Преимущества турбин с изменяемой геометрией по сравнению с турбинами с перепускным клапаном включают  :

• отсутствие потерь на дросселирование перепускного клапана;

• более высокое соотношение воздуха и топлива и более высокий пиковый крутящий момент на низких оборотах двигателя;

• улучшенные характеристики ускорения транспортного средства без необходимости использования турбин с большими насосными потерями на высоких оборотах двигателя;

• потенциал для снижения ΔP двигателя (разницы между давлениями во впускном и выпускном коллекторах);

• управление ΔP двигателя, которое может использоваться для управления потоком EGR в дизельных двигателях с системами EGR с контуром высокого давления (HPL);

• возможность обеспечения торможения двигателем;

Идея использования турбины с изменяемой геометрией в турбокомпрессоре возникла примерно в 1950-х годах  . С тех пор появилось множество различных конструкций. Две наиболее распространённые — это турбина с поворотными лопатками и турбина с подвижной стенкой.

1. Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией с поворотными лопастями

1. Корпус турбины; 2. Лопатки с изменяемым углом наклона; 3. Регулировочное кольцо

Существует ряд различных аббревиатур, которые обычно используются для обозначения турбокомпрессоров с турбинами изменяемой геометрии. В большинстве случаев это товарные знаки, которые конкретный производитель использовал для обозначения своей продукции. В более общем смысле аббревиатура может использоваться в более общем смысле и не обязательно указывать на продукцию конкретного производителя. Вот некоторые из этих аббревиатур:

• VGT — турбокомпрессор с изменяемой геометрией (Cummins/Holset),

• VNT — турбина с регулируемым соплом (Honeywell/Garrett),

• VTG — изменяемая геометрия турбины (BorgWarner и ABB)

• VG — турбокомпрессор с изменяемой геометрией (MHI)

• VGS — турбокомпрессор с изменяемой геометрией (IHI)

• VTA — Турбина с изменяемой площадью (MAN Diesel & Turbo)

Во многих конструкциях турбина с изменяемой геометрией не имеет перепускного канала, поэтому она должна быть способна обрабатывать весь поток выхлопных газов двигателя, избегая при этом избыточного давления наддува и превышения допустимой частоты вращения турбокомпрессора.

Фундаментальное различие между турбиной с фиксированной и изменяемой геометрией заключается в том, что по сравнению с турбиной с фиксированной геометрией, турбина с изменяемой геометрией обеспечивает значительную гибкость в отношении соотношения давления и расхода на турбине и, как следствие, ΔP двигателя.

Эта гибкость может быть использована для улучшения характеристик крутящего момента на низких оборотах, уменьшения задержки турбокомпрессора, а в дизельных двигателях — для управления потоком рециркулируемого отработавшего газа (EGR) .