A Turbónyomás Szabályzó Szelep: Működés, Típusok és Hibajelenségek

A modern belsőégésű motorok hatékonyságának és teljesítményének növelésében kulcsszerepet játszanak a turbófeltöltők. Ezen rendszerek elengedhetetlen eleme a turbónyomás szabályzó szelep, amely a turbófeltöltős motorok kritikus alkatrésze. A turbó nyomásszabályzó szelep által szállított levegő nyomását, az úgynevezett töltőnyomást, a turbó nyomásszabályzó állítja be. A turbónyomás folyamatos fenntartásában elengedhetetlen a nyomástartó szelep megfelelő működése.

A turbó nyomásszabályzó szelepet más néven turbó szabályzó szelepnek, turbo actuatorként, wastegate szelepként, megkerülő szelepként vagy „drucklabdaként” is emlegetik. Nem ritka eset, hogy cserélni szükséges, hiszen meglehetősen kényes alkatrész. A turbó nyomásszabályozó szelep cseréjével nem érdemes spórolni, hiszen alapvetően befolyásolja az egész motor hatékony működését. Ebben a cikkben részletesen megvizsgáljuk, miért is olyan fontos ez az alkatrész, hogyan működik, milyen típusai vannak, és milyen problémák merülhetnek fel a működésével kapcsolatban.

A Turbófeltöltők Működése és Szabályozása

A turbófeltöltők alapvető működési elve azon alapul, hogy a kipufogógázt, ami veszendőbe menne, munkára fogjuk. A tökéletes égéshez több levegő szükséges, amit a szívó motorok már nem tudnak biztosítani. A turbófeltöltőt a kipufogógáz hajtja meg, és az általa létrehozott többletlevegőt juttatja be az égetésbe, ahol nagy nyomással juttatja hozzá az üzemanyagot.

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 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.

Szabályzó nélkül a turbófeltöltő nyomásértéke kontrollálatlanul emelkedne, ezt pedig nem bírná el az autó motorja. Éppen ezért szükség van egy eszközre, ami a turbón áthaladó maximális töltőnyomást korlátozza. A turbófeltöltők - nyitott fojtószelep mellett - már a teljes fordulatszám tartomány 25-30%-ánál biztosítják a megengedett maximális töltőnyomást, ezért a további nyomásemelkedést hatékonyan meg kell gátolni. 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 közúti használatra szánt gépkocsimotorok maximális turbónyomása ritkán haladja meg az 1,2-1,5 bar értéket (a környezeti nyomás 0 bar ebben az értelmezésben). A gyártók által megadott töltőnyomás 20 Celsius fokos környezeti hőmérsékletre vonatkozik.

Civic kipufogó leömlő választék

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 Turbófeltöltők Története

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 turbó mellett csak két gyártó tartott ki konzekvensen, a Porsche és a Saab.

A Szabályzók Evolúciója és Típusai

A turbónyomás szabályozásának módja az évek során sokat fejlődött. Létezik külső és belső nyomásszabályzó szelep. A belső szelep a turbófeltöltő részét képezi, míg a külső szelep a turbófeltöltő és a hengerfej között helyezkedik el.

Wastegate Szelepek

A régebbi típusú turbófeltöltőket még a „hagyományos”, nyomásra működő szabályzó szelepekkel szerelték, melyek a többlet töltőnyomást engedik le. Az ábrán nyomon követhető a waste-gate-tel működő turbónyomás szabályozás elve. Kék szín jelzi a légszűrőből érkező levegő belépési helyét a feltöltőbe, sötétkék a már összesűrített levegőt jelöli. Ez kiviteltől függően vagy közvetlenül a fojtószelephez, vagy - ha van - a töltőlevegő visszahűtőhöz kerül. Piros nyilak mutatják a kipufogógáz beáramlásának, illetve a turbóból kiáramlásának a helyét.

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.

Civic EK tuning lehetőségek

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.

Változó Geometriás Turbófeltöltők (VTG)

A későbbi, változó geometriás turbófeltöltőknél már vezérlőszelepnek nevezzük ezt az alkatrészt. Ebben a kategóriában is több típust különböztetünk meg. Vannak sima vákuumos, helyzetérzékelő pótméterrel egybeépített vákuumos vezérlésű szeleppel szerelt turbófeltöltők, illetve elektromotoros vezérlésű turbók.

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. A VTG rendszerű feltöltőkön természetesen nincs waste-gate szelep. A membránkamra rudazata a vezetőlapátsor állítását végzi. Ezeknek a feltöltőknek éppen a vezetőlapátsor a leginkább meghibásodó része.

Blow-off (Lefúvó) Szelep

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 MAP Szenzor Szerepe

A szívócsőben lévő MAP szenzor bizony befolyással van a turbóra, főleg azzal, hogy az elvárt feltöltőnyomáshoz képest méri a tényleges feltöltőnyomást. Ha el van kormolódva vagy haldoklik, akkor rossz értéket mérhet, adott esetben túltöltést. Na ekkor veszi vissza a vezérlés a hűtőnél lévő vákuumszelep segítségével a turbó geometria változtatásával a töltést. A MAP szenzor a motor szívócsövében levő depresszió mérésére szolgál. A működése nagyban befolyásolja a motor működését. A számítógép ennek segítségével befolyásolja a gyújtás és a befecskendezés egyes paramétereit. Ha hibás a motor, gyorsításkor, ill. motorfék üzemmódban rángathat, túlfogyaszt, alapjárati problémák merülhetnek fel, stb.

Műszaki adatok: Honda CB500 (1998)

A Turbónyomás Szabályzó Szelep Hibái és Tünetei

A turbónyomás szabályzó szelep hibája esetén számos jelenség utalhat a problémára. Fontos, hogy ezekre a jelekre időben felfigyeljünk, mert így a további károkat is meg tudjuk előzni. A motor egy összehangolt gépezet, melyben minden elemnek fontos szerep jut. Nincs ez másként a turbónyomás szabályzó szelep esetében sem. Az alábbiakban a leggyakoribb hibajelenségeket és azok okait vesszük sorra:

1. 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 nyomását, emiatt pedig a motorhoz nem jut el a szükséges levegő és üzemanyag mennyiség, melyre az égéshez szüksége lenne.
2. Megnő az üzemanyag-fogyasztás: Ez a hibajel meglehetősen általános, és sokféle dolog állhat a háttérben, akár a turbónyomás szabályzó szelep hibájára is utalhat. 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. Ez nem csak a pénztárcánkat terheli meg jelentős mértékben, hanem a környezetet is, ezért mindenképp komolyan kell venni.
3. Szokatlan zajok a motortérben: Ha szokatlan zajok szűrődnek ki a motortérből (például sípolás, dübörgés, nyikorgás, recsegés), az sosem jelent jót egy autó esetében. Ez is arra utalhat, hogy a turbónyomás szabályzó szelep hibásan működik.
4. 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. Nemcsak a környezetre lesz ez káros, hanem a motor teljesítményére is.
5. 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.
6. Szelepkárosodás vagy szivárgás: Ha a motortérbe pillantva azt vesszük észre, hogy a szabályzószelep szivárog, esetleg sérült, akkor az mindenképp arra utal, hogy az alkatrész cserére szorul. Ez egy elég egyértelmű jelzés, ami azonnal megoldást igényel.
7. Világít a motorhiba jelző lámpa (Check Engine): 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, mivel a rendszer motorral kapcsolatos problémát észlel.

Ezeket a jelenségeket mindenképp komolyan kell venni, még akkor is, ha egyik-másik jelenség különösebben nem zavar minket a mindennapi közlekedésben. A hibás szelep nem képes felügyelni a turbófeltöltős motorban keletkező turbónyomást, ennek következtében pedig sajnos hamar tönkre mehet a motor.

Gyakori Hibák és Okai

A turbónyomás szabályzó szelep meghibásodásának okai sokrétűek lehetnek. A probléma elhárítása attól függ, hogy a vizsgálat során melyik kiváltó tényezőt azonosítjuk. Az alábbi táblázat összefoglalja a leggyakoribb hibatípusokat és azok okait:

Karbantartás és Javítás

Önmagában az alkatrész karbantartására külön nincs mód, mert ez egy zárt rendszer. Évről évre fejlődik a technika a turbófeltöltők terén is, akárcsak bármely más területen. A szabályzók is egyre komplexebbek lesznek, a javítási és cserelehetőségek pedig csökkennek. Mivel egészen komplett alkatrészről van szó, javítására nem mindig van mód, gyakran fordul elő, hogy csak cserélni lehet. 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, különösen a VTG turbók esetében, ahol a vezetőlapátsor tisztítása segíthet.

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. Nyomásszabályzó vagy vezérlő elektronika nélkül tehát a turbófeltöltő nem tudná ellátni optimálisan a feladatát. Meghibásodása egyértelműen észlelhető, például nem lehet beállítani a gépjárművön a turbót, nem adja le a megfelelő teljesítményt, esetleg letilt az autó.

tags: #honda #turbonyomas #szabalyzo #működése

• Hogyan távolítsuk el a Fabia hátsó fejtámláját?
• Csomagtérajtó központi zár javítás
• Bontott Vivaro alkatrészek
• Karbantartási tudnivalók a Mazda Premacyról
• Alkatrész útmutató a Bosch Rotak 32 LI-hez