Zo werkt een turbo met variabele geometrie

De afmetingen van een turbo steken nogal nauw, zeker in verhouding tot de cilinderinhoud en de prestaties die van die motor verwacht worden. Een turbo die te klein is, vormt een weerstand in de uitlaat. Dat is inefficiënt. Je zou dat kunnen oplossen door een bypass-klep (ook wel wastegate) te gebruiken. Maar dat is verspilling van de energie. Een andere optie is een grote turbo. Alleen produceert die niet veel druk bij lage toeren en en heeft hij tijd nodig om op gang te komen. En die drukopbouw verloopt niet altijd even vloeiend, waardoor de turbo er vrij bruusk tot actie overgaat, terwijl je juist een fatsoenlijk gedrag wilt creëren met een geleidelijke opbouw van de turbodruk. Een alternatief is om op een motor verschillende turbo’s te gebruiken die je eventueel parallel of in serie zet. Maar je kunt het ook oplossen door een turbo met variabele geometrie te gebruiken.

Verstelbare turbine

Zo’n turbo met variabele geometrie kan de druk en uitlaatgasstroming regelen waardoor de turbine efficiënter wordt gebruikt. Deze turbo’s hebben aan de binnenzijde van de turbineruimte verstelbare lamellen waarmee de snelheid en de richting van de uitlaatgasstroom richting de schoepen van het turbinewiel geregeld kan worden. Wanneer er bij een laag motortoerental nog niet voldoende uitlaatgas is kan er zo toch een krachtige stroom richting het turbinewiel gecreëerd worden, alsof het een kleine turbo is. Hierdoor is de compressor eerder in staat om lucht de motor in te persen. En bij een (te) grote stroom uitlaatgassen kun je de lamellen meer opendraaien zodat het turbinewiel minder voor zijn kiezen krijgt. Daarmee heb je dan geen wastegate nodig.

Turbo wordt loeiheet

Dat is mooi gedacht maar hoe regel je dat in de praktijk? De turbo wordt immers loeiheet. De verstelbare lamellen worden daarom bestuurd vanuit een ring aan de buitenzijde van het compressorhuis. Door de ring te verdraaien veranderen de lamellen van stand en dat regelt op zijn beurt weer de druk in de turbo. Dit kan op deze manier mechanisch maar je kunt ook bedenken dat het mechanisme met vacuüm of elektromagnetisch wordt bediend, of met een klein stappenmotortje. Het belangrijkste is wel dat het karakter van de motor redelijk eenvoudig kan worden aangepast door een turbo met variabele geometrie toe te passen.