A Golf 4 TDI turbónyomás szabályzó szelep működése
Jóllehet számos feltöltési mód létezik, a személygépkocsi esetében leginkább a turbófeltöltés terjedt el.
A turbó szabadalmi bejelentése immár több, mint száz éves, de személygépkocsiban történő alkalmazására csak 1973-ban került sor először. Abban az évben jelent meg a Porsche Turbo 911 és a BMW 2002 Turbo is. A következő évben már a Saab is gyártott turbófeltöltővel szerelt gépkocsit.
A turbónyomás szabályzó szelep a motor egy rendkívül fontos eleme.
A turbótöltő teljesítményének szabályozásáért felel, és ha nem működik megfelelően, akkor az a motor teljesítményében nagyon sok gondot tud okozni.
Ezért is olyan lényegese, hogy a turbónyomás szabályzó szelep hiba jeleit felismerjük, mert csak így tudjuk a további károkat megelőzni.
Mivel a belsőégésű motor teljesítménye arányos annak hengereiben elégetett tüzelőanyag/levegő keverékének mennyiségével, a feltöltés lényege: megnövelni a hengerekbe jutó töltet mennyiségét.
Ily módon megnő a volumetrikus hatásfok, emelkedik az effektív középnyomás, mivel a dugattyútetőre munkaütemben nagyobb nyomás hat. Ezzel emelkedik a motor forgatónyomatéka, ebből adódóan a teljesítménye is.
A járműmotorokon alkalmazott ismertebb feltöltési módok:
- Mechanikus feltöltés, a töltőt közvetlenül a motor hajtja. Ilyen a kompresszor, a forgódugattyús feltöltő (vagy:Roots-fúvó), a spirálfeltöltő (G-feltöltő), a Comprex feltöltő.
- Rezonancia feltöltés.
- Turbó feltöltés. A leginkább elterjedt feltöltési mód, ez indokolja azt, hogy egy önálló fejezet témája legyen.
A turbó feltöltésnél a motor kipufogógázai által meghajtott turbinakerékkel közös tengelyen forgó kompresszorkerék összesűríti a légszűrőházból hozzá vezetett levegőt. Így megnő a levegő nyomása, és - bár ez nem előnyös - a hőmérséklete is.
A korszerű turbófeltöltővel szembeni elvárás, hogy már csekély kipufogógáz mennyiség mellett is magas fordulatszámot érjen el, a késedelmes turbónyomás felépülés (turbólyuk) kikerülése érdekében.
Gyors szélvédőcsere Golf Cabrio
Ezért a forgórész a lehető legkisebb tömegű kell, hogy legyen.
A turbónyomás behatárolását az első generációs feltöltőknél az ún. waste-gate szelep végzi, ami a megengedett feltöltőnyomás elérésekor kinyit egy, a turbinakereket megkerülő (by-pass) csatornát, így a turbónyomás tovább nem emelkedhet.
A wastegate szelep működési elve
Korszerűbb konstrukcióknál a waste-gate szelep vezérlését (is) az ECU végzi, egy elektromágneses működtetésű szelepen keresztül.
Egyes megoldásoknál a motorvezérlő egység nem csak akkor csökkenti a töltőnyomást, ha az eléri a megengedett maximális értéket, hanem akkor is, ha a töltőlevegő hőmérséklete egy határértéket túllép (pl: 65 Celsius fokot).
A motor "kényszerfutása" esetén a töltőnyomás szintén egy alacsony értékre korlátozódik.
Minden a VW Golf 1.4 16V vezérműszíj cseréjéről
A közúti használatra szánt gépkocsimotorok maximális turbónyomása ritkán haladja meg az 1,2-1,5 bar értéket. (Természetesen, ebben a megközelítésben a környezeti nyomás: 0 bar.)
A gyártók által megadott töltőnyomás 20 Celsius fokos környezeti hőmérsékletre vonatkozik.
A turbóba kerülő kipufogógáz hőmérséklete rendkívül magas, megközelítheti akár az 1000 Celsius fokot is.
A turbó hűtésére két általánosan alkalmazott lehetőség van: csupán a motor kenőolaj rendszerével, vagy ezen kívül a motor hűtőfolyadékával is.
A töltőnyomás-szabályzó szelep működési logikája nem a legegyszerűbb, és persze ez is típusfüggő.
A legtöbb esetben - benzines motornál - az alapelv az, hogy akármi is történjen az elektromos vezérlő rendszerrel, a töltőnyomás le legyen korlátozva.
Ezért árammentes állapotban a nagynyomású tér összeköttetésben van a waste-gate ággal (piros és barna csövek).
Amikor viszont az ECU kivezérli a szelepet, a nyomás az alacsony nyomású térbe távozik a kékkel jelölt csövön keresztül, így a töltőnyomás megnövekedhet.
A sűrített levegő a turbó kilépő oldaláról a pirossal jelölt csövön jut be, a waste-gate szelep működtetű membránkamrát sárgával jelöltük.
A waste-gate szelep lezárt, illetve nyitott állapotban.
Ha nagy terhelés (azaz: magas feltöltőnyomás) után hirtelen zárjuk le a fojtószelepet, akkor a fojtószelep mögött (tehát a fojtószelep és a dugattyúk közötti térben) jelentős vákuum alakul ki.
A fojtószelep másik oldalán viszont a nyomás hirtelen megnövekszik, mivel az igen magas fordulatszámmal forgó turbina (és sűrítő) kerék lelassulásához idő kell.
A blow-off (vagy lefúvó) szelep feladata ennek a nagy nyomásnak a levezetése.
Ha ezt nem tennénk meg, az a fojtószelep ismételt nyitásakor a hajtásláncot igénybe vevő rántást eredményezne, és a feltöltő csapágyazását is veszélyeztetné.
A nagy nyomás fékezné a turbinakerék forgását, ismételt fojtószelep nyitásra késve reagálna.
Gyakran az eredeti lefúvó szelepet lecserélik egy - design szempontból - vonzóbb típusra. Működésbeli hozadéka nincs, de más a látvány és a nyomás leeresztésénél a hang.
A szakirodalom általában VTG-vel jelöli a változtatható beömlési keresztmetszetű, újabb fejlesztésű turbófeltöltőket.
Dízelmotorok esetében máris nagy a térhódításuk, Otto-motoroknál a turbinakereket (és környezetét) terhelő magasabb hőmérséklet miatt egyelőre korlátozott az alkalmazásuk.
A működés közbeni folyamatos beömlési keresztmetszet változtatás megvalósításának a leggyakrabban alkalmazott módszere a turbinakereket körbeölelő un. vezetőlapátsor szabályzott elfordítása. (Ezeknek a feltöltőknek éppen a vezetőlapátsor a leginkább meghibásodó része.)
A VTG turbó vezetőlapátjai
A VTG rendszerű feltöltőkön természetesen nincs waste-gate szelep.
A membránkamra rudazata a vezetőlapátsor állítását végzi.
Gyakran éppen ez a funkció nem működik, a vezetőlapátsor egy - megszorult - helyzetben marad, a töltőnyomás nem szabályozható. Ez rosszabb esetben motorkárosodáshoz vezethet.
Szakszerű javítás esetén esély van a tökéletes működés helyreállítására.
Mint említettük, a VTG turbók talán leggyakrabban előforduló meghibásodása a vezetőlapátsor megszorulása.
A turbó kiépítése (ami gyakran időigényes feladat) után célszerű azt szétszerelni, az alkatrészeket alaposan megtisztítva precízen összeépíteni. Így esélyünk lehet arra, hogy újra hibátlanul működjön.
A képen egy jellegzetes szabályzási túllendülést látunk: a nyomás emelkedése - alsó grafikon, nyíl jelzi - túllendül az elvárt értéken - felső grafikon - , így a vezérlőegység hirtelen visszavesz a kivezérlésből, a nyomás visszaesik, majd ismét emelkedni kezd. A tranziensek során ilyen - minimális - eltérések előfordulhatnak. Nagyobb lengések viszont egyértelműen arra engednek következtetni, hogy a rendszerben hiba van.
Gépjárművünk motorjának egyik legfontosabb elemeként említhetjük meg a turbónyomás szabályzó szelepet, mely lényegében a turbótöltő teljesítményének szabályozásáért felel.
A motor egy összehangolt gépezet, melynek minden eleme fontos feladatot lát el.
Nincs ez másként a turbónyomás szabályzó szelep esetében sem.
A turbónyomás szabályzó szelep meghibásodásának jelei
Számos jele van annak, hogy a turbónyomás szabályzó szelep nem működik megfelelően:
- Lomhább az autó a szokottnál, és alacsony a teljesítménye is: nagyon árulkodó jel az, amikor az autónak hirtelen csökken a teljesítménye, és a gyorsulásban is jelentős visszaesés tapasztalható. Ilyenkor a szelep nem szabályozza megfelelően a turbótöltő nyomásást, emiatt pedig a motorhoz nem jut el a szükséges levegő és üzemanyag mennyiség, melyre az égéshez szüksége lenne.
- Megnő az üzemanyag-fogyasztás: Ha a szelep hibás, az az üzemanyag-fogyasztásra is kedvezőtlenül hat, ugyanis ilyenkor a turbófeltöltő folyamatosan nagy nyomást generál, emiatt pedig túl sok üzemanyag kerül felhasználásra.
- Szokatlan zajok a motortérben: ha furcsa, szokatlan hangot hallunk kiszűrődni. Ez is arra utalhat, hogy a turbónyomás szabályzó szelep hibásan működik, ezért mindenképp lényeges, hogy azonnal szerelőhöz forduljunk.
- Fekete füst árad a kipufogóból: nagyon árulkodó jel, ha fekete füst jön ki a kipufogórendszerből. Ez annak a jele, hogy a motor nem képes megfelelően elégetni az üzemanyagot, és ez okozza a nagy mennyiségű fekete füstöt.
- Rángat az autó: amennyiben lökéseket és rángatást tapasztalunk vezetés közben, az is arra utal, hogy a turbónyomás szabályzó szeleppel gond van. Ilyenkor ugyanis a turbótöltő nyomása nem stabil, ingadozik, ez pedig a motor teljesítményének instabilitásához vezet.
- Szelepkárosodás: ha a motortérbe pillantva azt vesszük észre, hogy a szabályzószelep szivárog, esetleg sérült, akkor az mindenképp arra utal, hogy az alkatrész cserére szorul.
- Világít a motorhiba jelző lámpa: amikor a műszerfalon felvillan a motorhiba ellenőrző lámpa, az jót nem jelent, viszont azonnali beavatkozást igen. A hibajel számos dolog miatt felvillanhat, többek között a turbónyomás szabályzó szelep hibája miatt is.
Ezeket a jelenségeket mindenképp komolyan kell venni, még akkor is, ha egyik-másik jelenség különösebben nem zavar minket a mindennapi közlekedésben.
A meghibásodás okai
A turbónyomás szabályzó szelep hiba jeleket számos dolog okozhatja: elektromos hibák, a vákuum-ellátáshoz kapcsolódó gondok, de maga a szelep is meghibásodhat.
Az elektromos hibák kapcsolódhatnak a csatlakozókhoz vagy a biztosítékhoz, a vákuum-ellátás kapcsolatos problémák esetében pedig a szivárgó tömlő vagy a belső meghibásodás lehet a bajok forrása.
Amennyiben a szelep megy tönkre, akkor javításra nem nagyon van lehetőség, általában csak a csere jöhet szóba, ami lényegesen drágább, mint az elektromos vagy tömlő hiba javítása.
Bármelyik turbónyomás szabályzó szelep hiba jelet is tapasztaljuk, azonnal forduljunk szerelőhöz, mert komolyabb károsodáshoz is vezethet, ha a bajok forrását nem tárjuk fel időben, illetve nem orvosoljuk azokat.
| Hibajel | Lehetséges okok | Teendő |
|---|---|---|
| Lomha autó, alacsony teljesítmény | Szelephiba, nyomásproblémák | Szakember általi vizsgálat |
| Magas üzemanyag-fogyasztás | Hibás szelep, túlzott nyomás | Szelep ellenőrzése, csere |
| Szokatlan zajok | Hibás működés | Azonnali szerelői vizsgálat |
| Fekete füst | Tökéletlen égés | Motor diagnosztika |
| Rángatás | Instabil turbónyomás | Turbó és szelep vizsgálata |
| Szelepkárosodás | Sérülés, szivárgás | Szelep csere |
| Motorhiba jelző lámpa | Elektronikai vagy mechanikai hiba | Diagnosztikai vizsgálat |