Správny tlak: Ako funguje preplňovacie dúchadlo VTG?
Turbodúchadlá s variabilnou geometriou lopatiek sa začali prvýkrát používať pri naftových motoroch. Medzičasom sa už používajú aj pri zážihových motoroch. Ich výhodou je variabilné plnenie turbíny turbodúchadla prostredníctvom prúdu spalín, vďaka čomu sa dosahuje individuálne prispôsobenie plniaceho tlaku aj pri nižších rozsahoch otáčok.
Preplňovacie dúchadlá VTG (VTG označuje Variable-Turbinen-Geometrie = variabilná geometria turbínových lopatiek) dokážu v porovnaní s bežnými turbodúchadlami vytvárať plniaci tlak aj pri relatívne nízkych otáčkach. Dôvod: Ak sa natočia variabilne nastaviteľné nasávacie lopatky pred turbínou, zúži sa prietokový priemer, čím sa zvýši tangenciálna rýchlosť spalín. Zvýšia sa otáčky turbíny, a tým aj plniaci tlak na strane kompresora. Do motora sa privádza bohatšia, stlačená hmota čerstvého vzduchu, spaľovanie je účinnejšie. Často sa na zachovanie „chladnej hlavy“ navyše používaj aj chladič plniaceho vzduchu. Výsledkom je priame a lineárne zrýchlenie (do značnej miery) bez „oneskorenia turba“, ako aj dosiahnutie vyššieho výkonu aj pri menších motoroch (downsizing). Obtokové riešenie cez regulačný ventil plniaceho tlaku tak nie je potrebné. Pri dúchadle VTG sa neustále využíva plný prúd spalín. Maximálne otvorený vstupný prierez slúži ako poloha núdzového chodu v prípade poruchy ovládania vodiacich lopatiek.
VTG naftových a benzínových motorov
Preplňovacie dúchadlá VTG sa už mnoho rokov úspešne využívajú pri naftových motoroch. Teplota spalín sa pohybuje okolo 500 – 600 °C, a to v závislosti od technológie motora so zvyšujúcou sa tendenciou, čo však pri správnej konštrukcii nemá kritický vplyv na regulačnú mechaniku dúchadla VTG. Nevýhodou je však vysoký podiel sadzí pri motorovej nafte, čo môže spôsobiť znečistenie a v tých najhorších prípadoch až úplnú poruchu dúchadla VTG. Pri moderných zážihových motoroch dosahujú teploty spalín čiastočne až 1 000 °C.
No keďže technológia VTG prináša v porovnaní s dúchadlom s regulačným ventilom plniaceho tlaku (wastegate) oveľa viac výhod v oblasti regulácie, emisií CO2 a stupňa účinnosti, čoraz viac výrobcov využíva technológiu VTG aj pri zážihových motoroch. Používajú sa pritom tepelne odolné, vysokolegované ocele a koncepcie ložísk, ktoré napríklad minimalizujú mieru zasekávania vodiacich lopatiek. Príkladom sú motory 1,5 l TSI (96KE) od spoločnosti Volkswagen AG s modelovým označením EA211-evo, ktoré sa už od roku 2017 používajú s dúchadlom VTG pre zážihové motory v rôznych modeloch koncernu. Okrem toho: Existujú aj dúchadlá VTG pre zážihové motory, ktoré na reguláciu plniaceho tlaku využívajú navyše aj regulačný ventil wastegate. Tento typ dúchadla sa používa v modeli Porsche 718 Boxter S vybavenom klasickým motorom typu boxer. Priekopníkom pri dúchadlách VTG v zážihových motoroch bola práve značka Porsche, a to so svojím modelom 911 Turbo, od roku výroby 2006.
Prestavenie vodiacich lopatiek
Nastaviteľné vodiace lopatky dúchadiel VTG sa ovládajú mechanicky prostredníctvom elektro-pneumatickej podtlakovej skrinky alebo elektrickej regulačnej jednotky (prostredníctvom spojovacej alebo závitovej tyčky a regulačného krúžku). Elektrický ovládací prvok má niekoľko výhod – reaguje rýchlejšie, presnejšie a je možné ho presnejšie regulovať v závislosti od daného zaťaženia. Prostredníctvom snímača v regulátore plniaceho tlaku sa spätne hlási poloha vodiacich lopatiek a prispôsobí sa pomocou riadiacej jednotky motora.
Pri nedostatočnom výkone a poruchách regulátora plniaceho tlaku sa zobrazujú typické chybové kódy, ako „P0234-Engine Overboost Condition“, „P0229 – Turbo/Supercharger Unboost“ alebo „P2263 Turbo/Supercharger Boost System Performance“. Okrem toho sa objavujú aj príznaky opotrebovania preplňovacieho dúchadla VTG spôsobené zanesením sadzami (upchané filtre DPF), starým olejom alebo vytečením oleja. Pred výmenou regulátora plniaceho tlaku (pozor na varianciu!) je potrebné nechať skontrolovať funkčnosť turbodúchadla VTG a skontrolovať aj funkčných chod prestavenia vodiacich lopatiek.
Medzi popredných výrobcov preplňovacích dúchadiel VTG patria napr. BorgWarner, Garret (Honeywell), Mitsubishi, ako aj BMTS Technology (kedysi Bosch-Mahle Turbosystems). Poskytovatelia služieb ako Motair, Schlüter, BTS alebo Actronics (regulátory plniaceho tlaku) ponúkajú repasovanie a opravy dúchadiel VTG. V mnohých prípadoch sa to skutočne oplatí a ich zákazníci ušetria peniaze!
Príspevok: Georg Blenk, Krafthand Medien | Obrázok: Georg Blenk, Mahle
NEWSLETTER
Melden Sie sich für unseren monatlichen Newsletter an: