Alko kalkulačka
Jaké.auto Informace o autech podle značky a modelu

Turbodmychadla VGT: Naklápění lopatek čtyřikrát jinak (+videa)

Tomáš Dusil Tomáš Dusil 28. 3. 2017 • 07:00
13
10
Zobrazit náhledy (13)
Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth
Turbodmychadla s proměnnou geometrií rozváděcích lopatek statoru turbíny jsou nedílnou součástí vznětových motorů už od 90. let a emisní normy Euro 2. Dnes koncepce existuje už ve čtyřech různých provedeních. Víte, čím se jednotlivá řešení liší?

Turbodmychadlo, jak jistě víte, pracuje s velmi vysokými otáčkami, řádově desítky tisíc za minutu. Aby nedošlo k jeho poškození, musí být vybaveno jejich regulací, respektive systémem, který je omezuje. Spolu s nimi se reguluje rovněž plnicí tlak. Pokud by byl příliš velký, docházelo by u zážehového motoru ke vzniku samozápalů, u dieselu by se nafta vzněcovala dříve, než by bylo žádoucí.

Rozlišují se dvě odlišné cesty, jak regulovat (omezovat) otáčky rotoru turbodmychadla. U zážehových motorů se z důvodu vyšší teploty spalin v porovnání se vznětovými motory uplatňuje regulace otáček obtokem. Prostě se otevře obtokový kanál, takzvaný wastegate, takže výfukové plyny neproudí do výfukového traktu přes turbínu, kterou roztáčejí, ale okolo ní.

Druhým principem je použití turbodmychadla s proměnnou geometrií. Uplatňuje se téměř výhradně u vznětových motorů. Poměrně komplikovaný mechanismus by totiž byl v případě použití u zážehového motoru vystaven příliš vysokému tepelnému namáhání. Přesto se v posledních letech začíná turbodmychadlo s tímto typem regulace objevovat také u benzinových motorů. Najdete jej třeba u nejnovějšího vydání Porsche 911 Turbo, Caymanu S po faceliftu nebo patnáctistovky Evo koncernu Volkswagen. K masivnějšímu nasazení ale zatím nedošlo, jistě z důvodu použití drahých materiálů na mechanismus lopatek.

Honda v roli pionýra

Jako první nabídla tento typ turbodmychadla japonská Honda u zážehového dvoulitrového šestiválce C20AT, který od roku 1988 poháněl luxusní model Legend první generace na domácím trhu. Turbodmychadlo bylo v uvedeném motoru samozřejmě chlazené kapalinou. K prvnímu nasazení turbodmychadla s proměnnou geometrií u dieselového motoru došlo v roce 1991. Oním průkopníkem byl Fiat Croma se svým přímovstřikovým dvoulitrovým turbodieselem.

O rok později se objevil ostrý Peugeot 405 T16, jehož přeplňovaný dvoulitr z řady XU nabízel tehdy docela inovativní turbodmychadlo Garrett VAT25. To kombinovalo regulaci otáček naklápěcími lopatkami s obtokem wastegate. Pozdější vývoj turbodmychadel s variabilní geometrií lopatek je ale spojený téměř výhradně s diesely. Ač je princip regulace vždy stejný, jak se zpřísňovaly emisní normy, měnily se také nároky na ovládání, zejména na přesnost regulace. Do dnešní doby tak ve spojení s přeplňováním vznětových motorů vznikly čtyři verze regulace otáček turbodmychadla za pomoci proměnné geometrie turbíny.

Pasivní regulace přetlakem – nejstarší řešení

První turbodmychadla s variabilní geometrií nabízela pouze pasivní regulaci otáček. Při roztáčení turbodmychadla tak byly lopatky mechanismu regulace maximálně přikloněny k rotoru turbíny. A to až do okamžiku, kdy plnicí tlak odpovídající určitým otáčkám rotoru turbodmychadla dosáhl své mezní hodnoty. Současně byl výstup z dmychadla napojený na membránový ovladač spojený s mechanismem nastavování lopatek. Pokud plnicí tlak dosáhl mezní hodnoty, vzniklý přetlak začal působit na membránu proti vratné pružině. Tím došlo k odklonění lopatek od rotoru turbíny a tedy ke snižování jejich otáček.

Příklady použití: Vznětové motory splňující emisní normu Euro 2. Fiat Croma 2.0 TiD, Lancia 2.4 JTD

Aktivní regulace podtlakem – do systému ovládání vstupuje elektronika

Mechanismus nastavování lopatek je stejný jako v předchozím případě. Zásadní rozdíl tkví v jejich ovládání. Již s nimi nepohybuje přetlak vytvořený v sacím potrubí, ale naopak podtlak. Ten u dieselového motoru vniká od vývěvy a slouží k ovládání celé řady dalších systémů. Například je na něj napojený posilovač brzd, případně ovládání EGR ventilu.

Mezi zásobníkem podtlaku a pneumatickým ovladačem ve formě membrány v uzavřené nádobě je vložený elektromagnetický, takzvaný taktovací ventil. Ve výchozí poloze jsou lopatky od rotoru turbíny maximálně odkloněny. Jde o bezpečnostní opatření, pokud by aktivní regulace z nějakého důvodu selhala. Místo aby se turbo roztočilo tak, že by došlo k jeho poškození, se naopak točí málo. Motor sice netáhne jak má, avšak systém se nepoškodí. Naopak čím vyšší podtlak, tím jsou lopatky více přikloněny k turbíně a dochází ke zvyšování jejích otáček a tím k růstu plnicího tlaku.

Příklady použití: Vznětové motory plnicí normu Euro 3, případně Euro 4. Motor VW 1.9 TDI 81 kW, všechny 1.9 TDI-PD, PSA 2.0 HDi, Ford Puma TDCi aj.

video

Aktivní regulace pod tlakem se zpětnou vazbou

Vylepšením předešlého systému je přidání snímače polohy do pneumatického ovladače. Dosud byl jedinou zpětnou vazbou pro řídicí jednotku motoru, co se týče polohy lopatek, tlak v sání. Údaj se ovšem řídicí jednotce motoru dostával se zpožděním. V rámci přechodu na Euro 4 a vyšší konstruktéři zachovali ovládání lopatek turbodmychadla, ale navíc přidali snímač jejich polohy.

Příklady použití: Vznětové přeplňované motory splňující normu Euro 4 a vyšší, ale používají stále ovládání turbodmychadla

podtlakovým členem. VW 2.0 TDI-CR.

video

Aktivní regulace pomocí servomotoru - nejpřesnější a nejdražší

Nejmodernější systémy aktivní regulace turbodmychadla využívají namísto podtlakového ovladače přímo servomotor nasazený na turbodmychadle. Důvodem je snaha nabídnout co možná nejpřesnější regulaci. To systém s podtlakem tak úplně neumožňuje i vinou vedení od ovladače k mechanismu lopatek.

U elektromotorického ovládání odpadá rovněž pružina, která se starala o vracení mechanismu lopatek do výchozí polohy. A dále je pro řídicí jednotku motoru velmi snadné znát přesnou polohu lopatek, neboť servomotor je současně vybavený snímačem polohy- potenciometrem.

Příklady použití: Motory pro Euro 4 a výše. BMW 740d od roku 1999, Audi V6 TDI. Ford Puma 2.2 TDCi aj.

video

Související články

Témata
14. 1. 2018 17:48
Re: okrem ineho, 1. video je nespravne
a copak si Martin zobnul, že je tak mazanej? Chceme taky :-!
14. 1. 2018 17:43
Re: Snímač polohy.
Inkrement je hodnota - přírůstek. Např. u odporového potenciometru je důležité rozlišení což znamená jaký úhlový, případně délkový inkrement dokáže potenciometr spolehlivě rozlišit.... Snímač polohy je tedy potenciometr.
6. 4. 2017 09:42
Malá nepřesnost
Pokud by byl příliš velký, docházelo by u zážehového motoru ke vzniku samozápalů, u dieselu by se nafta vzněcovala dříve, než by bylo žádoucí.
V druhé polovině věty máte totální blbost. Nafta se vznítí až okamžikem vstřiku paliva a ten je řízený . U dieselu potřebujete co největší tlak přeplňování,aby jste zlepšil jeho účinnost ale zároveň řešíte kompromis vysokého namáhání klikového mechanismu a těsnění hlavy válce, není tajemstvím ,že při vysokých tlacích je problém s těsněním ,proto třeba Steyr vyvinul monoblok M1
28. 3. 2017 14:36
okrem ineho, 1. video je nespravne
...lopatky, alebo smer turiny su naopak.
28. 3. 2017 10:26
Re: OT: To vám zase iDnes vytřel zrak...
Opravdu hezký článek - díky.

Bazar

Kupte nebo prodejte auto za nejlepší ceny
Vložit inzerát Zobrazit nabídku