Değişken Geometrili Turbo Nedir? Değişken Kanatçıklı VGT Turbo Çalışma Prensibi

Değişken Kanatçıklı VGT Turbo Nedir? Nasıl Çalışır? (Değişken Geometrili Turbo Şarj)

Turbo şarjlı motorlarda, büyük kanatçıklı turbo şarj kullanıldığında yüksek motor devirlerinde çok iyi performans verir fakat düşük-orta motor devirlerinde düşük performans verir.

Küçük kanatçıklı turbo şarj kullanıldığındaysa, düşük-orta motor devirlerinde iyi performans verirken, yüksek motor devirlerinde basınçlı hava beslemesi yetersiz kalmaktadır. 
Düşük motor-orta motor devirlerinde yetersiz basınçta hava beslemesi turbo gecikmesine (turbo lag) sebep olur.

Yüksek devirlerdeyse, sabit geometrili turbolar, motorun ihtiyaç duyduğundan daha fazla basınçta hava beslemesi yapar, bu ise egzoz gazı geri basıncını yükseltir ve yakıt sarfiyatını da arttırır. Değişken türbin kanatçıkları, bunun önüne geçer. 
Turbo şarjın hem düşük-orta devirlerde (en çok kullandığımız devirler), hem de yüksek devirlerde maksimum performansla çalışması için, ayrıca turbo basınç ayarlamasının kolayca yapılabilmesi için, değişken geometrili turbo şarjlar geliştirilmiştir.

Değişken kanatçıklı turbo şarjda, kanatçıkların hızla ayarlanabilmesi, türbinin dönüş hızının düşük motor devirlerinde bile yükseltilebilmesi sayesinde, ani güç taleplerinde hızla hava beslemesi gerçekleştirilebiliyor ve turbo gecikmesinin önüne geçilmiş oluyor.
Motora en uygun basınçta hava beslemesi yapılması, yakıt sarfiyatını ve egzoz emisyon değerlerini azaltır. Turbo şarj basıncı, motor devir ve yükü temel alınarak, turbonun o an bastığı turbo basıncına göre anlık olarak ECU tarafından ayarlanır. (Bkz: Turbo Basınç Sensörü)
VGT: Variable Geometry Turbocharger (değişken geometrili turbo şarj) anlamına gelmektedir. Bmw ise bu sisteme VNT: Variable Nozzle Turbine (Değişken uçlu türbin) ismini vermiştir. Sistem aynıdır.

Turbo basınç kontrolü (turbo boost control) için kullanılan VGT-VNT (değişken kanatçık) sistemi varsa, turbo wastegate valfi yoktur (kullanılmaz), iki sistemden biri tercih edilir.

Değişken Geometrili Turbo Şarjın Avantajları

*Hem düşük devirde hem de yüksek devirde motorun yüksek tork üretmesini sağlar.
*Tüm motor devirlerinde, en uygun turbo hava besleme basıncını sağlar.
*Wastegate'e gerek yoktur ve daha az basınç tepmesi meydana gelir.
*Daha düşük ısıl ve mekanik yük, gelişmiş motor gücü iyileştirmesini kolaylaştırır.
*Daha düşük emisyon sağlar ve yakıt tüketimini her motor devrinde en ideal düzeyde tutar.

Değişken Kanatçıklı (Geometrili) Turbonun Çalışması

Trübin kanatçıklarının açıklığı fazla olduğunda, turbo basıncı düşer. Daha açık kanatçık aralığından egzoz gazları daha yavaş bir hızla ve daha büyük bir açıyla türbin kanatçıklarına çarpar. Büyük kanat  açısı yüksek motor devirlerinde, aşırı basıncı düşürmek için kullanılır. Türbin kanatçıkların daha kapalı-düşük açılı olduğu durumda, egzoz gazları dar bir alandan büyük hızla ve uygun açıyla geçerek türbin kanatçıklarına çarparak, türbinin dönüş hızını arttırır. Böylece yüksek bir turbo basıncı elde edilmiş olur. Düşük kanatçık açısı, düşük motor devirlerinde yüksek turbo basıncı elde edebilmek için kullanılır.

Değişken Kanatçıkların Kumanda Edilmesi

Değişken kanatçıklı turbonun kanatçık açılarının ayarlanması için iki yöntemden biri kullanılır:
*Turbo basınç kontrol valfi ile kumanda (Elektropnömatik kontrol)
*Elektrik motoruyla kumanda (Elektronik kontrol)

Kanatçık açısını değiştirmek için, kanatçık tablası hareket ettirilir. Turbo kanatçık açısının ayarlanması için, motor devrine, emme manifoldu basıncına, turbo şarj basıncına, emilen havanın sıcaklığına, aracın deniz seviyesinden yüksekliğine (bu sensör ECU kutusunda bulunur) bakılır, bu verileri gönderen sensörlerin sinyallerine göre ECU optimum turbo şarj basıncını ayarlar.
Vakum İle Kontrol (Elektropnömatik Kontrol)

Elektropnömatik kontrolde: Diyaframlı bir basınç tüpü ve basınç tüpüne bağlı olan bir çubuk milin, kanatçık tablasını döndürerek, hava yönlendirme kanatçıklarının açısını değiştirmesiyle, değişken kanatçıklar kumanda edilir. Diyaframlı basınç tüpü, vakumla çalışır. Vakumun etkisine göre diyafram ileri-geri hareket ederek, bağlı koluyla kanatçık tablasını hareket ettirerek kanatçıkların açısını değiştirir. Basınç tüpüne etki eden vakumu, bir selenoid elektrovalf kumanda eder, selenoid valfi de, motor kontrol ünitesi (ecu) kumanda eder. (Bkz: Turbo Basınç Kontrol Valfi)

 

(Eski tip diyaframlı basınç tüplü değişken kanatçık kumandası)

Elektrik Motoruyla Kontrol

Yeni nesil değişken kanatçıklı turbo şarjlardaysa, değişken açılı kanatçıklar, motor kontrol ünitesinin kumandasında, turbo şarjda bulunan bir elektrikli motor ve sonsuz dişli tertibatıyla, elektronik olarak çok hassas ayarlanmaktadır.

(Yeni nesil elektronik kumandalı değişken kanatçıklı turbo şarj)

Turbo Gecikmesi Nedir? (Turbo Lag Nedir?)

Turbo gecikmesi (Turbo Lag): Ani güç isteklerinde gaz pedalına basıldığında, motor devrinin düşük olmasından dolayı, turbo şarjın motora hızlı bir şekilde basıncı hava gönderememesine, turbo gecikmesi denir.

Bir diğer turbo gecikmesi ise vites değişimlerinde ayağın gaz pedalından çekilmesi, motor devrinin dalgalanması sırasında gerçekleşir, özellikle benzinli turbo şarjlı araçlarda ayak gazdan çekildiğinde gaz kelebeği kapanır ve turbonun bastığı hava gidecek yer bulamaz, bu durumda kompresör kanatçıklarını yavaşlatıcı bir etki göster, tekrar gaza basıldığındaysa, hızlanıp toparlanması biraz zaman alır. Yani turbo basıncının artış hızı, motorun ve sürücünün talebini hızlı bir şekilde karşılayamadığında turbo lag (turbo gecikmesi) meydana geliyor. Çünkü motor devri düşük olduğundan yeterince basınçlı hava beslemesi yapamıyor.

Turbo gecikmesini azaltmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır,

*Daha hafif türbin kanatçıkları,

*Wastegate valfi,

*Değişken geometrili (değişken kanatçıklı) turbo şarj,

*Sıralı devreye giren çift turbo sistemi (Sequential Turbo),

*Blow off Valfi (Benzinli turbo araçlarda, kompresörün bastığı fazla havayı emiş hattına veya atmosfere gönderir)
(Bkz: Wastegate Valfi-Bypass Kanalı) (Bkz: Dizel Motorlar ve Dizel Araçlar)
Ana konu (Bakınız: Turbo Şarj Nedir?)