Befecskendezős Motorok Szervize - A turbó II.
  


A turbó II.

Egyes esetekben nem a teljesítmény emelése az elsődleges cél, hanem a nyomatékgörbe kisimítása, a maximális értékhez közeli nyomaték rendelkezésre állítása már viszonylag alacsony percenkénti fordulatszámon. 
Erre elég egy példát bemutatnunk. Miután a GM felvásárolta a Saab-ot, az Omega 3 literes V6-os 24 szelepes szívómotorja bekerült a Saab 9,5-be is, feltöltővel. Sokak megütközésére a teljesítmény nem hogy emelkedett volna, de valamennyit csökkent is. 

OPEL OMEGA 3,0 V6 24V: 211 LE (6000/perc), 270 Nm (3400/perc), sűrítési arány: 1:10,8 
SAAB 9.5 3,0 V6 24V: 200 LE (5000/perc) 310 Nm (2500/perc) , sűrítési arány 1:9,5 töltőnyomás:0,27 bar 
A cél itt nyilvánvalóan nem a teljesítmény emelése volt, hanem egy alacsonyabb fordulatszámon nyomatékosabb motorkarakterisztika kialakítása. Ehhez a szokatlanul alacsony, mindössze 0,27 bar-os töltőnyomás is elég volt. 


A korszerű turbófeltöltők már önmagukban sem egyszerű szerkezetek, gondoljunk pl. a motor igényeinek jobban megfelelő, változtatható beömlési keresztmetszetű (VTG) rendszerekre. Számos esetben két feltöltő párhuzamos beépítését figyelhetjük meg, ennek egyik első megjelenése a sokak által ismert Nissan 300ZX "twin turbó" volt. A VW a TSI motorjában egy mechanikus kompresszort és egy turbófeltöltőt kombinál. 
Ma már nemigen gyártanak dízelmotort turbó nélkül, Otto motorok esetében is belátható időn belül ez az arány eléri az 50%-ot. És ha igaznak bizonyulnak azok a hírek, miszerint az egyre szigorúbb emissziós követelmények, és az üzemanyag drágulása rákényszerítik az amerikai gyártókat a benzinfaló V8-asok V6-os, turbós motorokkal történő kiváltására, akkor ez az arány mégvinkább megemelkedik. (A V8 legendájával viszont szegényebbek lesznek a tengeren túliak...) 

 

A feltöltőnyomás értékének mérése menet közben történik, a Lancia ehhez van előkészítve. 
A turbó beépített helyzetében történő vizsgálatakor alapvetően három kérdés merül fel: 
-Mekkora a maximális töltőnyomás értéke, mit tud a turbó? Ilyenkor - a mérés idejére - a waste-gate szelep működését meggátoljuk. A motor védelme érdekében ennél a mérésnél fokozott figyelemmel kell eljárjunk. 
-Mekkora töltőnyomást enged a rendszer? 
-Mikor épül fel a turbónyomás, milyen fordulatszámtól áll rendelkezésre a szabályzott maximum 80-90 %-a? 
A túlméretezett, vagy a motorhoz nem illeszkedő turbófeltöltők alapproblémája, hogy ez a fordulatszám túl magas. 


 

A turbó háza úgy van méretezve, hogy ellenálljon a turbó valamelyik kereke esetleges "robbanásának". 
Gondoljunk a percenkénti 2-300.000 fordulatra. 
A turbinakerék egy letörött darabja mélyen beágyazódott a katalizátorba. 



Talán megér néhány mondatot annak taglalása, hogy mi szól a turbó mellett: 

-A turbó jórészt kinőtte gyermekbetegségeit, pl: a turbónyomás késedelmes felépülése (turbólyuk), vagy az alacsony fordulatszámon fellépő nyomatékhiány 

-Nagyobb fajlagos teljesítmény. Ebből következik, hogy hasonló teljesítmény eléréséhez elég egy kisebb lökettérfogatú turbós verziót építeni, annak minden előnyével. 

-A súrlódási veszteségek fordulatszám függőek. Mivel az ugyanakkora lökettérfogatú feltöltős motor nagyobb teljesítményű, a fajlagos teljesítményhez "hozzárendelt" veszteségek alacsonyabbak lesznek. 
Ennek az eredménye: alacsonyabb fajlagos fogyasztás. 

-Kedvezőbb károsanyag kibocsájtási értékek. 


Nézzük a negatív hatásokat: 

-A feltöltött motorok előállítási költsége magasabb, ez az árcédulán is markáns jelet hagy. A turbó élettartama véges, az esetek többségében nem éri el a motor élettartamát. Az új turbó beszerzése jelentős tétel, a szakszerű javítás anyagi vonzata sem elhanyagolható kiadás. 

-A turbómotorok esetében jelentősen megnő az égési csúcsnyomás. Ennek két ismert következménye is van: részben a motor mechanikus elemeit a megnövelt teljesítményre kell méretezni, másrészt szükséges a sűrítési arány csökkentése. A szakirodalom szerint a sűrítési arány 1-gyel történő csökkentése 3-6% fogyasztásemelkedést okoz, ami viszont csak a teljes terhelés körül jelentkezik. 

-A turbó szélsőséges terhelésnek van kitéve, részben az igen magas hőmérséklet (a kipufogó gázok hőmérséklete -mint említettük- közel lehet az 1000 Celsius fokhoz, mindennapos a cseresznyepirosan izzó turbó látványa), részben az extrém magas fordulatszám (2-300,000 ford/perc) miatt. Erre a mindennapi használat során tekintettel kell lenni, a motorolaj kiválasztásától kezdve a hideg motor kíméletes hajtásáig, a hajszás autópálya szakaszok után felhevült feltöltő visszahűtéséig. Ilyenkor megállás után a motort 1-2 percig alapjáraton járni kell hagyni, ezzel elkerülhető, hogy az olaj beégjen. 

Bár a motorolaj kérdésével egy külön fejezetünk foglalkozik, itt hívjuk fel a figyelmet: a turbómotorokon jelentősebb az olaj hőterhelése, azaz erősebb a motorolaj kokszosodási hajlama. Ebből részben az következik, hogy célszerű gyakrabban olajat cserélni, másrészt a kokszosodásnak jobban ellenállnak azok az olajok, melyeknek nem túl széles a viszkozitási sávja. 
Ugyanehhez a kérdéskörhöz tartozik a csapágyazás kérdése. A golyóscsapágyak alkalmazása széles körben itt nem tudott elterjedni, mert a kokszosodás miatt a golyóscsapágy rövid élettartamával kell számolni. A legújabb próbálkozásoknál a csapágygolyók kerámiából készülnek, ami talán áttörést hozhat.
 

-Az elősűrített levegő hőmérséklete megemelkedik, ehhez kisebb sűrűség tartozik, így az előnyök egy része kárbavész. Ezért turbófeltöltés előnyei teljes egészében csak az elősűrített levegő visszahűtésével aknázhatóak ki. Az intercooler alkalmazásánál viszont számolni kell egy 15-20%-os nyomáseséssel. Ráadásul tömege, helyigénye, költségei vannak, és nem teszi egyszerűbbé a rendszert, de ez igaz a feltöltéssel gyakran együtt járó motorolajhűtőre is. 
Ha mindehhez hozzávesszük a turbó kenéséhez feltétlen szükséges olajcsöveket, az esetenként alkalmazott hűtővíz be-, és kiléptetést, a feltöltés szabályozását (waste-gate szelep, elektronikus szabályozás), talán érzékelhető, hogy nem egy teljesen problémamentes szerkezetről van szó. 

Kompromisszum kérdése tehát, hogy egy motor szívó vagy feltöltött legyen-e. Bár a negatív hatások boncolgatása kissé hosszúra sikeredett, a turbó előnyei jelentősebbek, mint a hátrányai, fokozott elterjedését ez indokolja. 


A szívó- illetve feltöltött motor paraméterei közötti különbséget jól mutatja a következő összehasonlítás. 
A méltán híres gyártó két egykor kiemelkedő motorjának fontosabb adatai: 


 

Az első oszlopban a 2002-ben bemutatott BMW 760i N73B60A jelű, V12-es, 60°-os hengerszögű közvetlen befecskendezéses Otto-motorjának a lényegesebb adatai láthatók. 
A 2009-ben a BMW kihozta ennek a motornak a két turbóval is ellátott újabb változatát, ennek az adatai figyelhetők meg a második oszlopban. A szakmában sokak által a motorfejlesztés egyik csúcsának tartott motor mindent felvonultat, ami a nagy teljesítmény, kulturált motorműködés és a (relatíve) alacsony környezetszennyezés záloga, a közvetlen befecskendezéstől a változó szelepvezérlésig, a két, mindössze 0,7 bar töltőnyomású turbóig, a két töltőlevegő visszahűtőig. 
Az adatokból kiolvashatóan a turbó verzió a 22%-kal magasabb teljesítményt, 14%-kal alacsonyabb fordulatszámon adja le. 
Még érdekesebb a forgatónyomaték összehasonlítása: itt 25% a turbó előny, de még fontosabb, hogy ez már 1500 percenkénti fordulatszámon rendelkezésre áll, a szívónál csak 3950-nél. 
A 760i tömege 2,030 kg (szívó) illetve 2,235 kg (turbó) 
A 205 kg. "súlyfelesleg" ellenére a turbó takarékosabb:"vegyes" fogyasztásra 12,9 litert ad meg a gyár, szemben a 
szívó 13,4 literével, bár ezek vsz. nem tarthatók könnyen. Gyorsulás 0-100-ig: 4,8 illetve 5,5 mp. 
(Megjegyzés: a turbó fogyasztás ill. gyorsulás értékeit a nyolcfokozatú automata váltó is jótékonyan befolyásolja. A szívómotoros 760i-nél a fokozatok száma: hat. 
A szokatlanul alacsony töltőnyomás üzenete pedig: még számos szunnyadó paci van a turbómotort burkoló műanyagelemek alatt. Ezek csatasorba állítása még markánsabbá tenné a turbótechnika előnyét.) 



A motorteljesítmény (utólagos) emelésének egyik közkedvelt módja a feltöltőnyomás emelése. 
Gyakori tapasztalat, hogy ez kellő hozzáértés, körültekintés nélkül történik. A barkácsolás általában a waste-gate szelepet és annak működtető membránkamráját összekötő rudazat állítgatásával kezdődik, ehhez nagyon ritkán használnak műszert. Ha mégis, akkor nem veszik figyelembe, hogy a korszerűbb, ECU által szabályozott turbónyomású típusokon a waste-gate működtető membránjára korántsem a valós turbónyomás hat, hanem annál jóval kevesebb. A működtető membránt vezérlő "3 utas szelepet" az ECU szakaszosan, kitöltési tényezővel szabályozza. Ebből adódóan a 3 utas szelep előtt valós feltöltőnyomás mérhető, utána - a működtető membránnál - jelentős a nyomásesés. 

Sok esetben a waste-gate szelep nyitását a működtető membránra menő cső lehúzásával, elzárásával meggátolják.Ez a motor súlyos meghibásodását okozhatja. 



A turbófeltöltővel kapcsolatos egyik legnagyobb technikai kihívás a csapágyház megfelelő szintű elhatárolása, tömítése a turbina illetve sűrítőtértől. Legtöbbször az olaj átszivárgása kerül szóba a forgó tengely mellett, a labirint tömítéseknél. Kevésbé "látványos", de a kipufogógáz illetve levegő átszivárgása is jellemző. 


 


Az átszivárgási hajlam a három, egymástól - elvileg - elkülönített tér nyomásviszonyaitól függ, és természetesen a labirinttömítések állapotától. 
(A csatolt ábránk elnagyolt, az átszivárgás tényleges helyét nem jelöljük.) 

-A turbinatérben uralkodó nyomás hatására a kipufogógázok bekerülhetnek az olajtérbe, az olaj tulajdonságai ezzel romlanak. 

-A sűrítőoldalról magas feltöltőnyomásnál levegő bekerülhet az olajtérbe 

-Alacsony fordulatszámon, kis terhelésnél, motorfék üzemben viszont az alacsony sűrítőtéri nyomás miatt olaj átszivárgás következhet be, ami az égéstérbe kerül, és egészen durva kékes-szürkés füstködöt képes okozni. Környezetkárosító hatásán túl jelentős az olajpótlás költsége, még riasztóbb az esetleges katalizátor csere költsége. 




 
Piros keretben: a sűrítőkerék több helyen sérült, darabjai (jó esetben) a katalizátorban. 
Sárga keretben: a labirint tömítés nem tudta útját állni az olajbetörésnek. 



 

A turbó tengelyének oldalirányú mozgatásával, alkalmas műszer segítségével megállapítható annak axiális játéka. 
Ez jelen esetben 0,54 mm, ami öt-hatszorosa, mint amit a gyártó megenged. 


 

Fotónk egy megviselt turbinakereket és a hozzá kapcsolódó alkatrészeket mutatja. 
A túl nagy axiális játék eredménye a turbinakerék sérülése (1). Megfigyelhető a dugattyúgyűrűhöz hasonló kialakítású labirinttömítés (2), a turbinakerék oldali csapágy (3) és a turbó tengelyének egy részlete (4) a ráégett olajmaradványokkal. 


 

A turbó teljes szétberhelése (az erre szakosodott vállalkozásokat nem tekintve) túlnyomórészt azt is jelenti, hogy az többé nem fog rendeltetésszerűen működni. A turbó tengelyének ilyen mérvű ütése (0,33 mm) eleve megpecsételi a feltöltő sorsát. A tengely törése is előfordul. 



Gyakran vita tárgya: lerövidíti-e a megemelt turbónyomás a motor várható élettartamát? A korrekt, kendőzetlen válasz a kérdésre, hogy természetesen, igen. A dugattyútetőre ható nagyobb nyomás a teljes forgattyús mechanizmust, erőátvitelt jobban terheli, a forgattyús tengely csapágyazásánál kritikus helyzet alakulhat ki, az olajfilm itt esetleg megszakadhat, ez átmeneti súrlódáshoz, rosszabb esetben fémes súrlódáshoz vezethet, az égéstér magasabb hőmérséklete jobban igénybe veszi a szelepeket, dugattyút, dugattyúgyűrűket. Az, hogy a motor élettartama így mennyivel lesz rövidebb, nagyban függ a töltőnyomás emelésének mértékétől, és attól, hogy az emelt turbónyomást milyen mértékben használják ki. 


 

A turbófeltöltővel ellátott motorok teljesítményvesztésének gyakori oka a lecsökkent feltöltőnyomás. A hiba okának pontos behatárolása itt kiemelten fontos, egy téves "diagnózis" itt súlyos anyagi következményekkel járhat. A képen egy Peugeot 407 intercooler tömörzárás vizsgálatát figyelhetjük meg. A gyár által megadott maximális feltöltőnyomás értékét néhány tized bar-ral meghaladó nyomás alá helyezett töltőlevegő visszahűtő a nyomást nem ejtheti. 

Ezzel kapcsolatban említjük meg: a turbó utáni szakaszban a levegő kifújás nem csupán teljesítményvesztést okozhat, hanem a feltöltő tönkremeneteléhez is vezethet. Ennek az a magyarázata, hogy az "elvárt" töltőnyomásérték tartása érdekében - tömörzárási hiba esetén - az ECU fokozza a turbó terhelését, aminek következtében a feltöltő fordulatszáma olyan magas tartományba kerülhet, amit az már nem képes sérülés nélkül elviselni. A levegőkör tömítettségének ellenőrzése ezért is bír kiemelt fontossággal. Tapasztalataink szerint erre kevesek gondolnak. 

 

Egy rendesen telepakolt motortér részlete (MB 320E CDI). Előfordul, hogy a turbó meghibásodását a két leömlőről leváló részecskék okozzák. Ilyen esetben természetesen mindkét leömlőt is cserélni kell. Az anyagköltség -finoman szólva- igen tetemes, de az ehhez kapcsolódó munkaórák száma sem csekély. 


Nemritkán a gyárilag beépített turbót nagyobbra cserélik. A turbó motorhoz illesztése (A/R viszony, illetve trim) nagy rutint kívánó feladat, rendszerint elmarad. Ilyenkor szinte törvényszerű, hogy a feltöltőnyomás csak magasabb fordulatszámon, 2500-3000 f/perc körül épül fel, mivel alacsonyabb fordulaton a keletkező kipufogógázok mennyisége nem elég a turbinakerék tisztességes meghajtásához. Ilyenkor a motor alacsony fordulaton nyomatékszegény. 
Járulékos probléma ilyen esetekben a turbó korrekt táplálása, a leömlők méretezése, kivitele. A személyautóknál alkalmazott un. impulzusos táplálásnál a leömlőknek lehetőség szerint rövideknek, és viszonylag kis átmérőjűeknek kell lenni. 

Végül érdemes pillantást vetni az alábbi diagramra. 
Jóllehet a katalógusokban az álló helyzetről 100 km/óra sebesség eléréséig eltelt időt adják meg, a mindennapos használat során nagyobb súlya van annak, hogy egy előzést milyen rövid idő alatt tudunk befejezni. Ezért szokás vizsgálni a 80 és 120 km/óra között eltelt időt. 


 

Ez egy 2,3 literes Saab Aero mérési eredménye. Leolvasható a 80 és 120 km/órához tartozó érték különbsége: mindössze 4,2 mp. Ezért szeretik sokan a turbót. 

Egy megjegyzés az ábrához: a pirossal keretezett részben látható, hogy valamelyik hajtott kerék megcsúszott (kipörgött). 
Az ebben az esetben alkalmazott műszer a kerék fordulatszámából származtatja a sebesség információt. A kipörgést az ESP néhány tizedmásodperc alatt kiküszöböli. 
 

HOGY IS VAN EZ?

ESETLEÍRÁS

 
ELÉRHETŐSÉGEINK: 
 
BmS Motordiagnosztika - Befecskendezős Motorok Szervize 
 
2030 Érd, Rózsa u. 5. 
Tel.: 06-30-598-8006 
BmS
 
Előfordul, hogy túlterheltségünk miatt kénytelenek vagyunk a telefont átmenetileg kikapcsolni. Ilyen esetben a kapcsolatfelvétel legbiztosabb módja az email.
 
 
Email: info@injektor.hu
 
NYITVATARTÁS: 
Hétfőtől péntekig: 8-15 óráig. 
     
ÜGYFÉLFOGADÁS ELŐZETES IDŐPONTEGYEZTETÉS ALAPJÁN,
 
AUTÓ ÁTVÉTEL ÉS KIADÁS KIZÁRÓLAG NYITVATARTÁSI IDŐBEN!
 

Befecskendezős Motorok Szervize • 2030 Érd Rózsa u. 5. • 06-30-598-8006 • info@injektor.hu