Układy regulujące w turbosprężarkach

Pełną wydajność turbosprężarki możemy osiągną tylko poprzez efektywne sterowanie. Właśnie dlatego zostały opracowane systemy mające sterować ciśnieniem doładowania. Kilka z nich jest powszechnie stosowanych w pojazdach. Nazwy takie jak VNT (Variable Nozzle Turbine), WG (Wastegate), BOV (blow off valve), czy DV (Dump valve) są już powszechnie znane dla wszystkich mechaników i fanów motoryzacji. Wszystkie te elementy odpowiadają za sterowanie i bezpieczną pracę turbosprężarki.

VNT, inaczej nazywane kierownicami spalin lub zmienną geometrią za pośrednictwem gruszki (ciśnieniowej/ podciśnieniowej) lub aktuatora elektronicznego kieruje spaliny pod odpowiednim kątem na łopatki wirnika, aby jak najefektywniej wykorzystać energię spalin. VNT realizuje zmianę parametrów turbiny za pomocą zmiany kąta ustawienia łopatek- kierownic spalin. Jest to póki co najskuteczniejszy system regulacji turbosprężarki. Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania pozbyto się tzw. efektu turbodziury. Przy niskich obrotach silnika łopatki są nachylone pod bardzo ostrym kątem (mała średnica przepływu spalin)- przyspiesza to ich prędkość, a co za tym idzie zwiększają się obroty wirnika turbiny i silnik osiąga wyższą moc już przy niskich obrotach. Przy dużych prędkościach obrotowych silnika kierownice ustawiane są pod dużym kątem, aby zwiększyć średnicę przepływu spalin. Przy wysokich obrotach wirnik turbosprężarki i tak obraca się z ogromną prędkością, więc nie ma potrzeby jeszcze zwiększać tych obrotów, biorąc także pod uwagę graniczne możliwości pracy turbosprężarki. Powyżej pewnej prędkości granicznej turbosprężarka najzwyczajniej rozpadnie się. Dlatego właśnie tak ważne jest prawidłowe działanie zmiennej geometrii.

Kolejnym systemem jest zawór upustu spalin Wastegate. Klapka tego zaworu znajduje się w części gorącej turbosprężarki zaraz przed wirnikiem. Sterowany on jest najczęściej gruszką ciśnieniową lub podciśnieniową. Powszechnie stosowane są zawory pneumatyczne (gruszki) wraz z elektronicznym czujnikiem pozycji. Pozwala on na dokładniejsze wysterowanie Wastegate’a. Ma za zadanie upuszczanie nadmiaru spalin mających trafić na wirnik, dzięki temu regulując jego prędkość obrotową. Gdy zostanie osiągnięta wysoka wartość ciśnienia doładowania klapka zaworu odpowiednio uchyla się, upuszczając nadmiar spalin w dalszą część wydechu, tym samym omijając turbinę. Dzięki temu turbosprężarka może pracować w bezpiecznym i relatywnie wydajnym dla siebie zakresie obrotów.

Następnym powszechnie stosowanym systemem, szczególnie wśród tuningowców, jest zawór BOV – Blow Off Valve. Znajduje się on w układzie dolotowym, między przepustnicą, a turbosprężarką. W momencie zamknięcia przepustnicy zawór otwiera się, upuszczając nadmiar ciśnienia powietrza (spowodowany zamknięciem przepływu), tym samym zapobiegając cofnięciu się powietrza do turbosprężarki, jej wyhamowaniu, a w konsekwencji uszkodzenie łożyskowań. Zawór ten upuszcza ciśnienie bezpośrednio do atmosfery, powodując przy tym charakterystyczny dźwięk powietrza.

Zawór DV (Dump Valve), ma dokładnie takie same przeznaczenie jak zawór BOV, z tym że różni się odprowadzeniem ciśnienia i zasadą działania. DV umiejscowiony jest tak samo jak BOV, z tym że nie upuszcza nadmiaru powietrza do atmosfery, a wraca je przed turbinę. Sterowany jest pneumatycznie: ciśnieniem lub podciśnieniem. Zawór pozostaje w pozycji otwartej zarówno podczas pracy silnika na biegu jałowym, podczas jazdy ze stałą prędkością, jak i przy zamkniętej przepustnicy. Jedynie podczas przyspieszania samochodu, zostaje on zamknięty i musi wytrzymać maksymalne ciśnienie doładowania. Jego zadaniem (tak samo jak w zaworze BOV) jest upuszczanie powietrza ze sprężarki, którego zbyt duża ilość mogłaby spowodować zahamowanie zespołu wirującego turbosprężarki, a w konsekwencji uszkodzenie łożyskowań. Zawór DV skutecznie zapobiega takiej sytuacji, a nadmiar powietrza odprowadza przed turbinę, zwiększając ciśnienie po jej gorącej stronie.

Wszystkie te układy mają za zadanie zapewnić długą i bezawaryjną pracę turbosprężarki, oraz wzrost jej efektywności. Aby wszystkie te systemy pracowały jak należy musimy przede wszystkim dbać o stan swojego auta. Wszelkie zawory, sterowniki, pompki jak i sama turbosprężarka powinny pracować prawidłowo, aby zapewnić nienaganne działanie tych układów, a co za tym idzie bezawaryjność, komfort i bezpieczeństwo jazdy.