З розвитком турбін для ДВЗ виробники намагаються підвищити їх узгодженість з моторами і ефективність. Найбільш технічно досконалим серійним рішенням є зміна геометрії впускний частини. Далі розглянута конструкція турбін із змінною геометрією, принцип роботи, особливості обслуговування.
Загальні особливості
Розглянуті турбіни відрізняються від звичайних можливістю адаптації до режиму роботи двигуна шляхом зміни співвідношення A/R, що визначає пропускну здатність. Це геометрична характеристика корпусів, представлена приватним площі поперечного перерізу каналу і відстані між центром ваги даного перерізу і центральною віссю турбіни.
Актуальність турбокомпресорів із змінною геометрією обумовлена тим, що для високих і низьких оборотів оптимальні значення цього параметра істотно відрізняються. Так, при малій величиние A/R потік має велику швидкість, внаслідок чого турбіна швидко розкручується, однак гранична пропускна спроможність невелика. Великі значення даного параметра, навпаки, визначають більшу пропускну здатність і малу швидкість вихлопних газів.
Отже, при надмірно високому показнику A/R турбіна не зможе створити тиск на низьких оборотах, а при занадто низькому задушить мотор на верхах (через протитиску у випускному колекторі впаде продуктивність). Тому на турбокомпресорах з фіксованою геометрією підбирають середнє значення A/R, що дозволяє функціонувати у всьому діапазоні оборотів, в той час як принцип роботи турбін із змінною геометрією заснований на підтримці його оптимальної величини. Тому такі варіанти при низькому порозі наддуву і мінімальному лагу високоефективні на великих оборотах.
Крім основного назви (турбіни із змінною геометрією (VGT, VTG)) дані варіанти відомі як моделі із змінним соплом (VNT), із змінною крильчаткою (VVT), з турбінним соплом змінної площі (VATN).
Турбіна зі змінюваною геометрією була розроблена Garrett. Крім неї, випуском таких деталей займаються інші виробники, в тому числі MHI і BorgWarner. Основним виробником варіантів з ковзаючим кільцем є Cummins Turbo Technologies.
Незважаючи на застосування турбін із змінною геометрією переважно на дизельних двигунах, вони досить поширені і набирають популярність. Передбачається, що до 2020 р. такі моделі будуть займати більше 63 % світового ринку турбін. Розширення використання цієї технології і її розвиток зумовлений, насамперед, посиленням екологічних норм.
