Vad hände med turbos med variabel geometri? | CarsGuide - OverSteer

Inte att säga att de har försvunnit helt och hållet, men för tio år sedan verkade de vara en av de hetaste bitarna av ny motorteknik på marknaden.

Nuförtiden är det dock en sällsynthet att hitta dem på bensindrivna sportbilar. Vad hände?

Först av allt lite förklaring…

En av anledningarna till att en turboladdare med variabel geometri verkar så attraktiv för en förare är det teoretiska löftet om konstant boost när det behövs; en turbo som ger den mest lämpliga mängden komprimerad luft till motorn hela tiden. Ingen fördröjning, ingen uppbyggnad – bara ren och skär ”stu-stu-stu-stu-stu”. Oavsett motorvarvtal.

Ja! Ja! Ja! *winks* (videokredit: MotorTrend.com) Ja! Ja! Ja! *winks* (video credit: MotorTrend.com)

Med hjälp av adaptiva skovlar på avgasturbinen kan en turbo med variabel geometri ändra sin angreppsvinkel i realtid.

En turbo med variabel geometri kan i princip vara en liten, lyhörd turbo vid låga varvtal, för att sedan förvandlas till en stor, köttig turbo när motorn får fullt upp.

Låter fantastiskt, eller hur? Det är som att ha en liten turbo och en stor turbo i en sekventiell twin-turbo-installation. Men i stället är det denna ”allt-i-ett” konstiga CVT-turbo typ… sak.

Jo lägre varvtal, desto mindre blir turbon. Det är det bästa av två världar.'s the best of both worlds. Ju lägre varvtal, desto mindre blir turbon. Det är det bästa av båda världarna.

Du behöver inte oroa dig för att underhålla två helt separata turboladdare, om du skulle motivera det språnget, och när den lokala polisen stoppar in huvudet under motorhuven för att kontrollera att allt är lagligt, kommer han/hon inte att bli förbryllad över det faktum att du har vågat lägga till mer än en ”hoon-anordning”.

Det finns också andra fördelar.

Då kraftöverföringen är mycket mer strömlinjeformad när turbon kommer igång, beter sig motorn något mer som en naturligt insugande enhet, snarare än den där ”ingenting, ingenting, ingenting, ohmygod”-känslan som gamla Porsche 930-ägare skulle vara bekanta med.

*För att sätta ner foten i alla turboladdade från 80-talet*

Det finns också en längre, plattare fördelning av vridmomentet i de mellersta stegen, och motorns förmåga att arbeta med ett magrare och effektivare luft-bränsleförhållande vid delbelastning; Ökad termisk effektivitet på grund av en adaptiv A/R, och motorn behöver inte vänta på att få ett högt varv så att den kan generera tillräckligt med laddning, vilket är fallet med en stor turbo, och den kommer inte heller att strypas i situationer med högt flöde och höga varvtal av en liten turbo.

Om det är så bra, varför har vi då inte sådana?

Nja, det har vi gjort. 2007 presenterade Porsche 911 Turbo (997) – ytterligare en i en lång rad av ”heliga s*** som är snabba” 911 Turbos – men den här gången gjorde Porsche något annorlunda.

Bortsett från Honda Legend 88 och Shelby CSX 1989 var Porsche 911 Turbo 2007 den första bensindrivna bilen med VGT-teknik.

Istället för att skruva upp laddningen och göra den legendariska ”Turbo” ännu mer skrämmande, vilket de i stort sett gjorde med alla turboladdade 911:or tidigare, försökte Porsche göra den nya 997 Turbo till en renare och mer levande bil.

För att hjälpa till att uppnå detta installerade Porsche ett par BorgWarner-turboaggregat med variabel geometri för att effektivisera kraftöverföringen och den mekaniska effektiviteten. Och det fick sin beskärda del av kritikerros.

Oavsett om det är på gatan eller på banan, är Porsche inte främmande för turboladdning.
Även om ökad effekt var en prioritet för den nya bilen, ägnade Porsche också tid åt att förbättra förfining och utsläpp.
Porsches turbos med variabel geometri använde också en ”Overboost”-funktion som ökade vridmomentet med 60 Nm i tio sekunder.
Det är relativt enkelt att skapa enorma mängder kraft är det ett annat problem att hålla komponenterna tillräckligt svala.
Total effekt för den 3,6-liters twin-turbo flat-six är 353kW vid 6000 rpm och 680Nm vid 2100-4000 rpm. Boost startar vid imponerande 1950 varv per minut.

Allt som har att göra med den nya bilens kraftöverföring, gasrespons och (avsaknad av) turbofördröjning fick i stort sett allmänt beröm. Det är inte förvånande, eftersom det kommer från det företag som har en lång historia av att skapa, förfina och perfektionera tillämpningen av turboladdning på sportbilar.

Så, om det är en av de innovationer som fungerar bra i teorin – och i praktiken – varför har vi då inte sett den nedsipprande effekten tillämpa turboladdare med variabel geometri på mer lättillgängliga sportbilar?

Direktör för IAM Asia – BorgWarner, Garry Shields, sa så här: ”VTG-turboaggregat (Variable Turbine Geometry) är mycket dyra att tillverka på grund av de extra komponenter och mycket specialiserade material som används för att klara av höga EGT (avgastemperaturer) i bensinmotorer. Tillverkarna vill i allmänhet uppnå sina mål när det gäller prestanda, effektivitet, körbarhet och utsläpp med en produkt som är så billig som möjligt.”

Och även om VGT:er nästan uteslutande används i tunga dieseldrivna tillämpningar, säger Shields att det troligen beror på att VGT:er som tillverkas för dieselmotorer inte kräver samma högt specialiserade material på grund av det lägre EGT-värdet.

”Alla våra OEM-kunder har möjlighet att ta VTG-teknik (Variable Turbine Geometry), men de kommer alltid att välja det billigaste alternativet samtidigt som de har sina övergripande krav på prestanda, effektivitet, körbarhet och utsläpp i åtanke. Jag tror att endast Porsche för närvarande använder vår VTG-teknik för bensin för tvångsinduktion i ett steg.”

Det finns faktiskt bara en handfull bensindrivna sportbilar som använder turboladdare med variabel geometri. Porsches 718-modeller (Boxster S/Cayman S) och den nuvarande 911 Turbo är två. Och Suzukis nya Swift Sport för 25 490 dollar är en annan. Konstigt.

Men av någon anledning använder alla standardmotorer i 911 Carrera mono-scroll-turbos.

Mono-scroll, twin-scroll, VTG-turbo… Vad är det som gäller och vilken är bäst?

Om det bara var så enkelt... Om det bara var så enkelt…

För att hålla det kort: mono-scroll-turbos är de mest grundläggande. De är den enkla, vanliga konstruktionen som, även om den är fördröjd, kan få sin fördröjning ”fixad” genom att lägga till en annan enhet bredvid.

Och hur häftigt det än är att lägga till fler turbos är det en opraktisk lösning.

Du blir inte ”inte pank” genom att slänga bort ännu mer pengar. Man måste anpassa sig. Det är här som twin-scroll-turbos kommer in.

Som en turbo med variabel geometri ger twin-scroll-turboladdare många tekniska fördelar jämfört med sina enklare mono-scroll-bröder.

De ökar det låga vridmomentet, förbättrar boostresponsen, ökar effekten i hela effektbandet, maximerar turbinens verkningsgrad, minskar motorns pumpförluster, förbättrar bränsleekonomin och minskar utspädningen av insugningsladdningen vid ventilöverlappning samt sänker avgastemperaturen.

Du kan till och med byta ut en mono-scroll-mono-scroll-installation med två turbos mot en enda twin-scroll-enhet. Vilket är i stort sett vad BMW gjorde för sin M2 sportcoupé när den ersatte den äldre 1-Series M Coupe med dubbelturbo.

Jämfört med VTG-turbos verkar twin-scroll-enheter vara ett starkt alternativ – vilket de också är.

De två turboladdare som användes i den här jämförelsen hade samma A/R-förhållande och laddtryck och sattes på samma motor. (bild: DSportMag.com)
Det är en ganska stor förbättring i alla avseenden. (bildkredit: DSportMag.com)

När man tittar på sportbilsmarknaden verkar det som om Porsche är de enda som har hållit fast vid VTG-turbos.

Volksvagnens Golf GTI har en twin-scroll-uppsättning, liksom Hyundais i30 N, Mercedes-Benz A45 AMG, den goda gamla Rexy STI och Evo X, och många fler. De finns överallt.

Och även om fördelarna med en twin-scroll är jämförbara med en VTG har de några särskiljande egenskaper.

För att hålla det enkelt har twin-scroll-turbos inga skovlar. I likhet med mono-scroll-turboaggregat är de enkla. Förutom att turbiner med två rullar kräver ett turbinhus med delat inlopp och ett korrekt utformat avgasgrenrör som kopplar ihop hälften av cylindrarna i en rull och den andra hälften i en annan rull.

På en fyrcylindrig applikation blåser cylindrarna ett och tre in avgaserna i den ena spiralen, och cylindrarna två och fyra blåser in i den andra spiralen.

Du kan se skillnaden mellan en mono-scroll turbo och en twin-scroll turbo . (bild: DSportMag.com)
Till skillnad från en vanlig turbo som varvar ner ett konstant tryck förbrukar twin-scroll turbos avgaserna i ”pulser”.

Det är svårt att säga vilken konstruktion som är ”bättre”, särskilt när ett sådant argument kommer att generera ett svar som liknar det alltid irriterande ”det beror på omständigheterna”.

Men även om twin-scroll-turboaggregat har liknande fördelar som VTG-turboaggregat är deras samlade fördelar inte lika starka överlag. De bör dock vara mer tillförlitliga, eftersom de har färre rörliga komponenter och inte behöver vara beroende av sekundära och tertiära ställdon för att fungera korrekt.

Och även om VTG-turboaggregat är imponerande – troligen höjdpunkten av turboladdningsdesign – är de ganska dyra. De kan dessutom vara ganska svåra att installera och kalibrera på en motor som inte var avsedd för dem från början. Något måste tala om för de där lamellerna när de ska röra sig och hur mycket.

Men å andra sidan, om turboladdare med variabel geometri är så bra, varför skulle då nästan hela marknaden anpassa sig till twin-scroll-turboladdningstekniken?

Lämna ett svar Avbryt svar