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 töretlen fejlesztőmunka eredménye önmagáért beszél, elég csak a Saab 2,3 Aero 260 lóerős teljesítményére utalni. Ez a nagytestű, nehéz limuzin 80-ról 120 km/óra között valamivel gyorsabb, mint pl.a 2,7 literes szívómotoros, nála jóval könnyebb, jóval kisebb, áramvonalasabb Porsche Boxster, ami még akkor is elismerésre méltó, ha jól tudjuk: a Boxster a bajor cégnek csupán a belépő modellje. 

Címképünk a 2,3 Aero Mitsubishi gyártmányú turbójáról készült. 



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 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 korszerű turbófeltöltővel szembeni elvárás, hogy már csekély kipufogógáz mennyiség mellett is magas fordulatszámot érjen el, a késedelmes turbónyomás felépülés (turbólyuk) kikerülése érdekében. 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. 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. 

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. 


 

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. 



 

A waste-gate szelep lezárt, illetve nyitott állapotban. 


 

A fotón a kiszerelt turbón a w-g szelep nyitási nyomásának vizsgálatát láthatjuk. A pirossal keretezett rész a beállítás helyét mutatja. A fejezet alsó harmadán leírtak szerint a kamrára jutó nyomás messze nem egyezik meg a feltöltő nyomással! 

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 rendszerű feltöltőkön természetesen nincs waste-gate szelep. A membránkamra rudazata a vezetőlapátsor állítását végzi. 



 

A kiszerelt vezetőlapátsor. A vezetőlapátok tengelyük körül elfordulnak. 



 

A vezetőlapátsor elfordítása követhető nyomon "alulnézetből". Piros keretben megfigyelhető: a tárcsán, annak mozgatására szolgáló kimarás a vezetőlapátsor ház egyik csavarjának fejével éppen szemben van, ez az egyik szélső állapot. 
A képen felül, sárga keretben látható a másik szélső helyzet, a kimarás eltávolodott a csavarfejtől. 
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. 



 

Sárga kerettel jelöltük a kis állítóelemet, amely a tárcsa kimarásába illeszkedve az ECU által meghatározott mértékben és irányban elfordítja azt. 


 


A fotó egy újabb generációs turbót mutat be. (MB E 320 CDI 2007, Garrett.) Itt a VTG turbó házára helyezték annak a vezérlőegységét, melybe integrálták a VTG állítómotorját, illetve a pozíció-kiértékelő áramköröket. 



 


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. 

(A diagram érthetőségéhez: 1 bar= 100 kPa. A légköri nyomás - ebben az értelmezésben - 100 kPa. A felhasznált készülék: Autocom ADP 186, a motor egy 2006-os Opel Zafira, motorkód Z19ZTH. Más diagnosztikai berendezés, más ECU-val adott esetben más megközelítésben jeleníti meg ugyanezt a szabályzási folyamatot.) 



Cikkünk meghaladja az egy oldalon célszerűen megjeleníthető terjedelmet, ezért két részre osztottuk. 


A cikk folytatódik, lapozzon!