A turbófeltöltő szerepe és működése modern dízelmotorokban

A modern dízelmotor nem létezik turbófeltöltő nélkül! A turbó feladata túlnyomással friss levegőt juttatni a motorba. Használatával jelentős teljesítmény és motornyomaték növelés érhető el a szívó dízel motorokhoz képest.

Működés

A kipufogógáz a motor fordulatszámával arányosan egyre nagyobb mennyiségben, illetve sebességgel távozik a motorból. Ezt a gáznyomást felhasználva meghajtásra kerül egy turbinalapát. A turbinalapát egy tengelyen található a "frisslevegő" turbinalapáttal. A kipufogógáz és a friss levegő természetesen el van választva egymástól. Tehát a szívó-nyomó oldali turbinakerék ugyanolyan sebességgel forog, mint a kipufogó oldali. Ebből következik, hogy a kerékméretek helyes megválasztása gyártói szinten a legnagyobb kihívás.

Turbó szabályozási típusok

A turbófeltöltők szabályozása kulcsfontosságú a motor optimális működéséhez és a túlpörgés megakadályozásához. Két fő típust különböztetünk meg.

Wastegate Turbó

A Wastegate (megkerülő szelepes) turbók szabályzása egy szelep nyitásával, a kipufogógáz turbinakerékről történő elvezetésével van megoldva. A turbó aktuátor (pneumatikus beavatkozó elem) karja a hozzá vezetett nyomás hatására elmozdul és a turbó belsejében egy tányérszelepet megnyitva egyszerűen elengedi a felesleges kipufogógázt a turbinakeréktől.

Változó Geometriás Turbó (VGT)

A VGT turbók szabályzása jelentős mértékben különbözik a Wastegate-s turbóktól. Itt az aktuátor karja egy, a kipufogó oldali turbinakerék "köré" épített lapátsort mozdít el. A lapátsor szögállása határozza meg a turbinakerékre kerülő kipufogógáz mennyiségének mennyiségét, illetve az áramlás irányát. A lapátsor teljes bezárásakor (összezárás) a kerékre szinte nem is jut kipufogógáz, így megtörténik a leszabályzás. Ma már kizárólag VGT turbók kerülnek beépítésre az új autókba.

Turbónyomás szabályzó szelep hibaelhárítási útmutató

Szabályzásuk történhet elektropneumatikus szelep segítségével, vagy egy elektromos aktuátorral. A vákuumos szabályzásnál a turbón levő aktuátor egy elektropneumatikus szeleptől kapja meg a mindenkori szabályzáshoz szükséges vákuumot. Az elektromos szelepet a motor vezérlőegysége működteti. A pontos beállításhoz szükség van még egy nyomásérzékelőre. Ez általában az intercoolerbe vagy a szívócsonkba kerül beépítésre. A vákuumot a motor által hajtott vákuumpumpáról kapjuk. Mivel az elektronika hódít, hát itt is megjelent egy ivadéka a szakma nem kis "megrökönyödésére". Mert mit is kereshetne egy elektromos motor az akár 300-600 Celsius fokra felizzó turbóra szerelve? A tervezők megmutatták nekünk, hogy meg lehet csinálni. Nem kell vákuum a szabályzáshoz, nem kell hát vákuumos aktuátor és nem kell elektropneumatikus szelep sem. A vezérlőegység által megvezérelt motoros aktuátor került a régi helyére.

Több turbófeltöltő rendszer

A common rail dízelmotor bő másfél évtizedes, eddig töretlen diadalútja egyre több szakember véleménye szerint tetőpontjára érkezett. A jelenlegi, 100 LE / liter körüli (korábban hihetetlen) fajlagos teljesítményt is már csak nagyon bonyolult megoldások árán, két feltöltő alkalmazásával lehetett megvalósítani. A BMW 2014-es M750d típusában viszont már három turbófeltöltő dolgozik: a soros, hathengeres, mindössze 3 literes motor maximális teljesítménye nem kevesebb, mint 381 Le, maximális nyomatéka 740 Nm, ami már percenkénti kétezres fordulatszámon rendelkezésre áll.

A fordulatszámot azonban nem lehet érdemlegesen 5000 fölé tornázni, a szakírók szerint a motor effektív középnyomásának is a maximuma körül tartanak a csúcsmotorokat gyártók. A konstrukció nem mai darab, a 9.3 1,9 TTiD 16V Sport-Limousine már 2007-ben megjelent, a Z19DTR jelű motor 180 Le teljesítményét 4000 ford / percnél adja le. Nyomatéka is tisztességes: 400 Nm, 1850-es percenkénti fordulatnál már elérhető.

Nézzük, milyen hozadéka van a feltöltők megkettőzésének. Az alacsony fordulaton ébredő nagy nyomaték annak köszönhető, hogy a fejlesztők a két turbófeltöltőt nagyon jól összehangolták. Megfigyelhető, hogy a két feltöltő mérete nem azonos. A felső, motorközeli "HPT" turbót kisebbre méretezték, kisebb tehetetlensége miatt gyorsabban felpörög, így alacsony fordulatszámnál történő gázadásnál nagyon jó az autó reakciója. Viszont a kis feltöltő a motor magasabb fordulatszámánál már nem tudná kiszolgálni a megnövekedett levegőtömeg-igényt, itt jön a képbe a nagyobbik, "LPT" turbófeltöltő. Mindkét turbó "wastegaste"-es, tehát nem geometria szabályozza a turbó fordulatszámát.

A két turbó vezérlése nagyon érdekes. Első eset, amikor a fordulatszám alacsony, mindkét wastegate zárva van. Amikor a HPT fordulatszáma emelkedik, a vezérlőegység elkezdi csökkenteni a ráeső vákuum erősségét, aminek hatására a wastegate nyílni kezd, így biztosítva, hogy a HPT fordulatszáma ne lehessen kritikusan magas értékű. További motorfordulatszám emelkedésnél az ECU teljesen kinyitja a HPT wastegate-jét, azaz a szabályzószelep elengedi róla a vákuumot. Mindeközben a növekvő kipufogógáz mennyiség miatt az LPT feltöltő fordulatszáma is jelentősen emelkedik.

Mondeo turbó szerviz költségei

Mindemellett tisztában kell lennünk a kétturbós rendszer hátulütőivel is. Számunkra érthetetlen módon a két feltöltő csak komplett egységként vásárolható meg, ami sokkal nagyobb anyagi kiadást jelent meghibásodás esetén. A legszimpatikusabb (gyári alkatrész) árat a www.maptunparts.hu oldalon találtuk, mai áron 311 ezer Forintért, ami nagyon sokkal kevesebb, mint amennyiért néhány éve hozzá lehetett jutni. Elfogadjuk, hogy a benzinmotorok további fejlesztése a dízelt meghaladó eredményekkel kecsegtet. Azt viszont biztosra vesszük, hogy a benzines modellek sem az egyszerűség irányába mozdulnak el. Nemcsak a színük hasonló, a szakszerű javításuk esélye is az.

Mire figyelj, ha turbóról van szó?

Turbó hibák és javítás

Mivel ma már minden dízel autón megtalálható a turbó, gombaként nőnek ki a javítást kínáló műhelyek. Nagyon vigyázni kell, hova fordulunk turbó problémánkkal.

Turbó javítás - Mire figyeljünk?

Néhány szempont, amire érdemes odafigyelni, ha turbó javításra szorul az autónk:

A javító cégnek legyen szakmai múltja! Sok, az "egy turbó középrészt kicseréltem: Jó lett(!), így már turbót is tudok javítani" műhely!
Garancia! (van olyan cég, amely 2 év garanciát ad. Ez szerintem reklámfogás!! Garanciális problémájuk valószínűleg nincs, mert mindig lesz legalább egy indok, amivel el lehet utasítani az igényt)
Nem dolgozik kínai alkatrészekkel! Ez nagyon fontos, mert a hazai piacra érkező kínai turbóalkatrészek szörnyen gagyik!
Problémakezelés! Ne támadásnak vegye, ha kérdéseket tesznek fel pl. a beépítés kapcsán!

A turbó meghibásodásának okai

A legjobb, ha rábízzuk magunkat a szerelőnkre. Nagyon fontos mind az autó tulajdonosának, mind a szerelőnek megérteni, hogy a turbó meghibásodás okai között a turbó anyag vagy gyártási hibája csak az esetek kevesebb, mint 10%-a! Az esetek 90%-ában tehát egy külső (üzemeltetési) tényező játszik szerepet, csúnyán megfogalmazva teszi tönkre a turbót! Ebből kikövetkeztethető, hogy ha nem találjuk meg és nem szüntetjük meg maradéktalanul a meghibásodás valódi kiváltó okát, akkor az új vagy felújított turbó is újra meg fog hibásodni!

Turbó geometria leragadás

Hirtelen teljesítmény vesztés, turbó geometria leragadás jelei, a jármű vészüzembe vagy más szóval szervizmódba vált. Ez egy gyakori hiba a modern, változó geometriás turbófeltöltővel szerelt dízelmotorok esetén. A legtöbbször a turbó geometria leragadás oka az, hogy a változó geometria lamelláinak mozgását valami akadályozza. A turbó geometria leragadás kiváltója lehet nagy mennyiségű korom lerakódása a turbina házban, de akár egy turbó geometria hiba is, ami a változó geometria sérülését vagy kopását jelenti. Nagy mennyiségű korom került a turbina házba, ami akadályozza a változó geometria szabad mozgását, így turbó geometria leragadás lép fel.

Turbófeltöltő optimalizálás

Lehetséges, hogy "csak" az okozta a geometria leragadást, hogy az autóval túlnyomórészt városban és rendszerint csak rövid távokon közlekednek. Ez sajnos a modern dízelmotoroknak nagyon nem tesz jót, ezeket elsősorban hosszabb utak megtételére tervezték. Ez hatványozottan igaz a részecskeszűrős járművekre!
Az is lehetséges, hogy a jármű befecskendező rendszerével van valami gond, ezért tökéletlen az égés a motorban, ami nagy mennyiségű korom lerakódását eredményezi a turbó turbina házában. Értelemszerűen egy turbó geometria tisztítás önmagában még nem oldja meg a hibát, csak ideig-óráig.
Előfordul, hogy a turbófeltöltő forgórészének meghibásodása miatt turbó olajfolyás lép fel. Ez az olaj bekerül a turbina oldalra is, ahol a forró kipufogógázzal keveredve olyan, a lamellák mozgását gátló olajkoksz réteg alakul ki, hogy turbó geometria leragadás lép fel. Természetesen ilyen esetben sem elegendő csak egy turbó geometria tisztítás, hiszen a turbó hiba miatt a változó geometria rövid időn belül újra le fog ragadni.
Részecskeszűrős járműveknél, ha a részecskeszűrő eltömődik, akkor a visszatorlódó kipufogógáz miatt a turbó változó geometria leragadás gyakori hiba.
A motorból kilépő kipufogógáz teljes egészében áthalad a turbófeltöltőn és a változó geometrián. Előfordul, hogy a kipufogó szelepeken összeállt, majd onnan leszakadó olajkoksz vagy nagyobb hiba esetén egy motorikus alkatrészdarab (pl. a dugattyú, gyűrű vagy a szelepek illetve az izzítógyertya darabkái, stb.), de nem egyszer akár a leömlő belső faláról vagy tömítéséből leválló fémdarabka a kipufogógázzal együtt keresztülmegy a turbófeltöltőn. Ezek a sérülések a turbó geometria szerkezetében megakadályozzák a változó geometria rendeltetésszerű működését. A turbó geometria nem lesz képes a turbinakerékre érkező kipufogógáz mennyiségének és irányának megfelelő szabályozására, ami a jármű hibás működéséhez vezet.

Amennyiben a fenti turbó hiba jelei jelentkeznek, ne halogassa a javítást, mert csak egy sokkal nagyobb és költségesebb meghibásodás esélyét kockáztatja! Az autó nem véletlenül vált vészüzembe, ezzel is próbálja megvédeni a motort egy nagyobb meghibásodástól.

Turbó fütyülő hangja és szerkezeti károsodások

Ha a turbó hangja egyik napról a másikra megváltozik, azt vesszük észre, hogy a turbó fütyül, akkor az szerkezeti károsodásra utal. Elképzelhető, hogy a lapátok idegen anyag által sérültek vagy a megnövekedett radiális és axiális irányú tengelylógás miatt hozzáérnek a házak falához. Az ilyen hibás turbó tünetei lehetnek még a turbó olajfolyás és a teljesítmény vesztés is.

Rossz minőségű vagy túlhasznált légszűrő esetén ennek fokozottan nagy a veszélye. Sokszor előfordul, hogy a turbó és a légszűrő közötti cső sérül meg, egyes típusoknál a kartergáz visszavezetés hibája miatt olaj rakódik le a szívócsőben, ami megeszi a csatlakozásokat és (gumi) összekötő elemeket, de előfordulhat az is, hogy a légtömegmérő elöregedett alkatrészeit szívja be a turbó.
Korábbi turbó meghibásodás esetén a hibás turbóból származó törmelék maradhat a szívó oldalon, amit az új turbó beszív (nem feltétlenül azonnal, van, hogy csak hónapokkal a turbó csere után). A turbófeltöltő sűrítő kereke puha alumíniumból készült, nem készítették fel arra, hogy forgás közben szennyeződéssel ütközzön, ezért a legapróbb szilárd törmelék is végzetes sérülést tud okozni. A sérült kompresszor lapátok miatt a turbó fütyül, akár már alapjáraton is! Ha a turbó fütyül, nem érdemes tovább használni, mivel az anyaghiányos sérülés kiegyensúlyozatlanságot eredményez a forgórészben, ez hamarosan jelentkező turbó olajfolyás mellett, rövid időn belül tengelytöréshez illetve a kompresszorlapátok letöréséhez vezet, amik a motorba bekerülve további súlyos károkat okozhatnak!

A turbó geometria hiba résznél már beszéltünk róla, hogy a kipufogógáz nagy sebességgel, teljes egészében áthalad a turbina oldalon és így hajtja meg a turbinatengelyt. Előfordul, hogy a kipufogógázzal együtt a motorból vagy a leömlőből elszabaduló szilárd szennyeződések (összeállt olajkoksz, tömítés darab vagy akár a dugattyú vagy a gyűrű darabkái is), ahogy a forgó turbinakeréknek ütköznek, sérüléseket okoznak a hajtóélek felületén. Ez természetesen nem csak változó geometriás turbók esetén okoz problémát, sőt benzines turbókat is ugyanúgy érint, mint dízeleket. A sérült turbinalapátokon a kipufogógáz áramlása megváltozik és ez okozza a turbó fütyülő hangját. Komolyabb, anyaghiányos sérüléseknél a forgórész kiegyensúlyozottsága miatt minél előbb turbó felújítás szükséges, mivel a rendkívül magas, akár közel 300.000 fordulat / perc rotorsebesség mellett a kiegyensúlyozatlanság rövid időn belül a turbinatengely eltörését eredményezheti.

Tengelylógás és kenési rendellenességek

A megnövekedett axiális vagy radiális turbó tengely lógás azt eredményezheti, hogy a lapátok forgás közben hozzáérnek a házakhoz. Ilyenkor fütyül a turbó és fémes hangja van, ami komoly szerkezeti károsodásra utal. A turbófeltöltő csapágyazásánál a kenésért és hőelvonásért felelős olajfilm réteg kialakulásához hézagra van szükség az alkatrészek (futófelületek) között. Ezeknek a hézagoknak az összeadódása eredményezi a turbinatengely radiális irányú lógását, ami teljesen természetes, sőt szükséges is, új turbó esetén is megfigyelhető jelenség! Azonban, ha bármekkora mértékű axiális, azaz tengelyirányú lógást észlelünk vagy a radiális, azaz oldalirányú lógás mértéke akkora, hogy a lapátok elérik a ház falát, akkor az már a turbó hiba jelei közé tartozik és szerkezeti károsodásra, a csapágyak és a futófelületek kopására utal!

A válasz a legtöbb esetben az olajkenési rendellenesség, ugyanis a turbó egészséges működésének kulcsa a megfelelő kenés biztosítása. Azért is kiemelkedően fontos a megfelelő kenés, mert a turbófeltöltő tengelye percenként akár 300.000 fordulatot is megtehet, miközben a motorból távozó akár 1.000 Celsius fok körüli kipufogógázzal érintkezik. Ilyen terhelésnél, a hőelvonásért és a kenésért felelős, megfelelő olajfilm réteg kialakítása kulcsfontosságú! A legapróbb szennyeződés a motorolajban vagy az olajáramlás megszűnése akár már néhány másodperc alatt is végzetes turbó hiba kialakulását eredményezheti. Fontos azt is tudni, hogy a turbó forgórészében az olajat apró furatokon keresztül vezetik a csapágyak és a turbinatengely futófelületére, a túlhasznált vagy szennyezett motorolaj ezeket a furatokat eltömíti, ami ekkora (hő)terhelésnél az olaj ráégését eredményezi a futófelületekre valamint a kenés hiánya miatt az az amúgy olajfilm réteg által elválasztott fém alkatrészek összeérnek és megkoptatják egymást.

Fütyülő hang nem feltétlenül turbó hiba

Végezetül, ha fütyül a turbó, az ritkán ugyan, de nem feltétlenül jelent turbó hibát. A turbó működése mindenképpen zajjal jár, de ez a zaj nem feltétlenül hallható járó vagy terhelt motor mellett. Ha korábban nem hallható, fütyülő, kifúvó hangot hall, ami terhelésre erősödik, akkor érdemes először a szívó- és kipufogórendszer tömítettségét megvizsgálni, mert lehetséges, hogy a fütyülő hang „csak” egy hibás csatlakozó, kilyukadt cső vagy átégett tömítés következménye. Azonban ekkor sem érdemes sokáig várni a javítással, mivel például a nyomó oldali tömítetlenség arra készteti a vezérlő elektronikát, hogy nagyobb turbónyomást állítson elő (kompenzálva a tömítetlenség miatt elvesztett nyomást), azaz fokozza a turbina forgását, ami a turbó túlpörgéséhez, végső soron pedig a turbó meghibásodásához vezethet. A kipufogó oldali tömítetlenség (azon a nem elhanyagolható élettani tényen kívül, hogy a kipufogógáz az utastérbe juthat, ami semmiképpen sem egészséges…) szintén teljesítményromlást eredményez, hiszen a kipufogógáz egy része nem a turbinalapátokon megy majd keresztül, ezáltal a turbónyomás lassabban épül fel, ami rontja a motor és az égés hatásfokát, ami ugye egy sor újabb problémát generál.

Turbó olajfolyás: Nem mindig a turbó hibája

Bármilyen meglepően is hangzik, a turbó olajfolyás nem feltétlenül jelenti a turbó hibáját. Sőt előfordul, hogy az olajfolyás nem is a turbótól származik, csak tévesen diagnosztizálják turbó hiba körébe a jelenséget. Mindettől függetlenül a jelenség hibára utal és veszélyes, ezért mindenképpen törődni kell vele! Mint már említettük korábban, a turbó egy összetett rendszer része, a kenési rendszere azonos a motor kenési rendszervével. A turbó tengelyének a két végén, azaz a kompresszor és a turbina oldalon egy-egy (bizonyos esetekben a turbina oldalon kettő) labirint gyűrű zárja el az olaj útját a nyomó és a kipufogó irányba. Kialakításából fakadóan azonban a labirint gyűrű nem zár(hat) 100%-osan. Normál üzemeltetési körülmények között ez nem jelenthet problémát, a rendszert úgy tervezték, hogy a csapágyházon belüli és kívüli nyomásértékek ne engedjék az olajat átszivárogni a gyűrűkön. Viszont, ha ez a kényes egyensúly felborul (például azért, mert a motor kartergáz nyomása abnormálisan megnő), akkor a motorolaj át fog jutni a labirint gyűrűkön és vagy a sűrítő oldalon a feltöltött levegővel együtt bekerül az égéstérbe vagy a kipufogó rendszerbe jut - bizonyos esetekben egyszerre mind a kettő. Ez azonban nem a turbófeltöltő hibája, hanem az üzemeltetési körülmények idézik elő az olajszivárgást!

Aki egy kicsit is tisztában van a dízelmotorok működésével, az tudja, hogy az égés öngyulladással megy végbe a hengerekben. Az összesűrített levegőhöz üzemanyagot fecskendeznek, a nagy nyomás miatt az így létrejött keverék begyullad. Azt már kevesebben tudják, hogy mindez akár motorolaj elégetésével is megtörténhet. Ebből már lehet sejteni, hogy ha a feltöltött levegővel együtt motorolaj kerül az égéstérbe, akkor akár egy öngerjesztő és leállíthatatlan illetve kontrollálhatatlan égés is létrejöhet (erre szokták azt mondani, hogy felpörög a motor vagy felkapja az olajat), ami a turbó, a motor és akár az egész autó végét is jelentheti!
A másik eshetőség, hogy az olaj főleg a kipufogó rendszerbe kerül. Ilyenkor a forró kipufogógázzal keveredve a létrejövő olajsár és olajkoksz lerakódik mindenhova. A turbinalapátoktól kezdve a kipufogó csövek és dobok falain át a katalizátor és/vagy a részecskeszűrő belsejére is, gyakorlatilag eltömítve azokat.

A legtöbbször a kiegyensúlyozottság elvesztése és a csapágyak, futófelületek kopása a turbó olajfolyás okozója. Ezek eredetéről és okairól feljebb már részletesen beszéltünk.

Turbó hiba előjelei - Meddig lehet még használni?

Sokszor szokták kollégáinkat kérdezgetni, hogy „hangosan fütyül a turbó, meddig szabad még vele járni?” Vagy „turbó hiba előjelei mutatkoznak, használhatom még az autót?” Illetve „turbó hiba jelei ellenére még elindulhatunk nyaralni?” A válaszom az, hogy nem! Lehetséges, hogy egy turbó hiba tünetei ellenére még több ezer km megtehető az autóval komolyabb gond nélkül (idővel csak drágább lesz a javítás, olcsóbb biztosan nem), de az is lehet, hogy pár km múlva olyan turbó meghibásodás lép fel, ami nem csak a turbót teszi tönkre, hanem a motort is (pl. törmelék kerül a sérült turbóból az égéstérbe) vagy akár kigyullad az egész autó! Ön kockáztatna? Nem éri meg! Turbó hiba előjelei észlelése esetén vegyék komolyan azokat és a lehető leggyorsabban kerestessék meg szakember segítségével a (turbó) hiba forrását és szűntessék meg!

A hidegindítás és a turbó - mire figyeljünk?

A mai rohanó világunkban mindenki siet, köztük mi is. Rutinból reggel bepattanunk az autóba, beindítjuk, és nyomunk egy padlógázt. A turbófeltöltővel szerelt autók szempontjából nézve viszont célszerű felhagyni ezzel a szokással. Már elnyűtt téma, amit nem győzünk hangsúlyozni turbós autók esetén, a hidegindítás. Ezt a turbós autónkkal márpedig nem szabad megtenni. Beindítást követően minimum addig kell várni, amíg a motorolaj üzemi hőmérsékletre melegszik, illetve hosszabb, nagy tempójú autópályás közlekedés után hagyni kell visszahűlni a motort. Amikor például megállunk tankolni, érdemes várni egy keveset, mielőtt leállítjuk az autót. A benzinüzemű motorok kiemelt figyelmet igényelnek. A turbófeltöltő sokkal nehezebben viseli a hidegen való hajtást és a hirtelen leállítást. Ennek következtében a vasöntvény reped, mert a benzines autók turbói sokkal nagyobb hőterhelésnek vannak kitéve, mint a dízel gépjárművek esetében.

tags: #turbofeltolto #mi #hajta #meg #dizel #információ