VNT
Lataa tärkeä VNT-tiedote (VNT-tiedotteen Suomi-versio tästä)
Tässä osiossa esittelemme muuttuvageometrisiä turboahtimia, joista jokaisella suurella ahdinvalmistajalla on oma versionsa.
Katso tästä VNT-ahtimen rakenne ja toimintaperiaate!
Borg Warner Turbosystems käyttää järjestelmästään lyhennettä VTG (variable turbine geometry). Garrettin samankaltainen rakenne on nimeltään VNT (variable nozzle turbine). Holsetin systeemi on selvästi erilainen, ja sitä kutsutaan nimellä VGT (variable geometry turbine).
Muuttuvageometrisia turboahtimia on ollut saatavilla jo melko kauan, mutta todellinen ahdinvallankumous on tapahtunut vasta viime vuosina, kun suuret ahdinvalmistajat ovat tarttuneet toden teolla moottoriteknologian huikean edistyksen ja kiristyvien päästönormien haasteisiin. Markkinoille on tullut hyvin lyhyellä aikavälillä erittäin tehokkaita, nopeasti reagoivia ja polttoaineen kulutusta olennaisesti vähentäviä turboahtimia.
Garrett esitteli henkilöautojen muuttuvageometriset turboahtimet jo vuonna 1990. Ensimmäinen VNT-ahdin oli TD2502, joka oikeastaan oli vain erittäin yksinkertaisella turbiinijohdinsiivikolla täydennetty vanha TB25-ahdin. Tämäkin rakenne antoi kuitenkin hyvän kuvan ratkaisun tehokkuudesta verrattuna perinteisiin turbiineihin ja hukkaportilla varustettuihin ahtimiin. Ensimmäisten ”VNT”-ahtimien johdinsiivikkoa ohjailtiin paineella. Paineen noustessa kompressorikotelolla johdinsiivikko alkoi avautua ja kaasut pääsivät virtaamaan vapaammin. Käynnistettäessä johdinsiivikko oli pienimmässä virtauskulmassa, joten ahtopaine nousi jo hyvin alhaisilla kierroksilla. Yläkierroksilla johdinsiivikon avaamisella taas saatiin pienennetyksi turboahtimen aiheuttamaa vastapainetta, jolloin teho olennaisesti parani.
Muuttuvageometristen ahtimien seuraavassa kehitysvaiheessa turboahtimen toimintaa ryhdyttiin kontrolloimaan ja hallitsemaan moottorinohjausjärjestelmällä. Tavoitteena oli sekä päästöjen minimoiminen että maksimaalinen hyöty.
Garrettin ensimmäisenä esittelemää mallisarjaa kutsutaan edelleen GT-sarjaksi. Sen kehitys eteni vaiheittain, ja jokainen uusi vaihe vei niin VNT-toimintoja kuin aerodynaamista suunnitteluakin pitkin harppauksin eteenpäin.
Nykyään muuttuvageometristen ahtimien rooli on kiistaton, kun tavoitellaan tehokkaita mutta ympäristöystävällisiä ratkaisuja. Tiukentuneiden päästömääräysten ansiosta turboahtimen johdinsiivikon ohjausjärjestelmät ovat kehittyneet nopeasti. Paineohjatuista kalvorasioista on siirrytty toinen toistaan hienompiin sähkökäyttöisiin säätimiin: ali- ja ylipainetoimisten järjestelmien rinnalle ovat tulleet SREA (Simply Rotatory Electronic Actuator) ja REA (Rotatory Electronic Actuator). Niiden avulla moottorinohjausjärjestelmä kontrolloi erittäin tarkasti turboahtimen toimintaa.
Lähes jokaisen auton konepellin alla on nykyään muuttuvageometrinen turboahdin, sillä turboahdettujen autojen kysyntä on lisääntynyt räjähdysmäisesti. Kaluston vanhetessa uusien ja korjattujen turboahtimien tarve lisääntyy vastaavasti. Muuttuvageometrisiä turboahtimia ei kuitenkaan voi eikä saa korjata tai huoltaa vaan ne on aina vaihdettava uuteen yksikköön. Nykyiset muuttuvageometriset ahtimet edustavat huipputeknologiaa, jonka huoltamiseen tarvittavaa osaamista ja laitteistoa ei ole kentällä.
Muuttuvageometriset ahtimet alipaineohjatulla säätösysteemillä
Vain valmistajilla on tietokoneet ja ohjelmistot, joita tarvitaan, kun muuttuvageometrisia turboahtimia kalibroidaan vastaamaan kunkin moottorinvalmistajan määräyksiä. Alipaineohjattu johdinsiivikko kalibroidaan liikeradallaan kolmen desimaalin tarkkuudella neljästä eri tarkistuspisteestä käsin, eikä siihen ihmissilmä tai -käsi kykene.
Ensimmäisessä vaiheessa säädetään johdinsiivikon minimiaukeaminen, jolla määritellään haluttu virtausarvo. Ennen varsinaista kokonaiskalibrointia johdinsiivikon asento lukitaan moottorinvalmistajan ilmoittamaan minimiasentoon. Säätötyö tapahtuu erittäin tarkalla tietokoneohjatulla virtauspenkillä, joka varmistaa ahtimen moitteettoman toiminnan niin päästöjen, moottorin toiminnan kuin polttoaineen kulutuksenkin osalta. Virtaustesti on tehtävä aina, kun muuttuvageometrista ahdinta tai sen ruuveja käsitellään, muuten ahdin on käyttökelvoton. Minimivirtausarvoa ei voida määritellä vanhojen merkkien mukaan eikä sitä myöskään voida mitata mekaanisesti. Virtausarvo määritellään kolmen desimaalin tarkkuudella. Arvo ei saa poiketa OE-arvoista, jotta moitteeton ja turvallinen toimita voidaan taata.
Muuttuvageometriset ahtimet sähkötoimisella säätösysteemillä
Nämä turboahtimet säädetään kerralla sähköisesti mutta vaiheittain virtauspenkissä, jossa tietokoneet antavat jokaisen liikeradan pehmeän pysähtymispisteen, halutun virtausarvon jokaiselle alueelle ja kokonaisliikeradan minimi- ja maksimiaukeamiselle. Peruskalibroinnin jälkeen virtauspenkissä ajetaan vielä moottorinvalmistajan perusohjelmisto ja säädetään johdinsiivikon virtaus haluttuun arvoon. Tieto tallennetaan sähköiseen ohjaimeen, jotta moottorinvalmistajan ohjausjärjestelmä kykenee itsenäisesti kommunikoimaan ahtimen kanssa ja laskemaan koko ajan, mitä ahtimella todellisuudessa tapahtuu. Jos kalibrointi ei täsmää, tieto tallentuu muistiin ja aiheuttaa ongelmia moottorin ja ahtimen toiminnassa. Sähköisissä ohjaimissa ei ole ulkopuolisia säätötankoja, joten jopa yhden pultin löysääminen säädinjalasta tai itse ahtimelta johtaa siihen, että ahdin täytyy vaihtaa uuteen. Näitä ahtimia ei voi huoltaa tai uudelleen kalibroida jälkikäteen.
Huollettu, kopioitu tai muuten alkuperäisen järjestelmän ulkopuolelta tuleva muuttuvageometrinen turboahdin ei ole läpikäynyt edellä kuvattuja säätöoperaatioita. Siitä saattaa aiheutua seuraavia ongelmia:
- Moottorinohjausjärjestelmä havaitsee ongelman ja lukitsee järjestelmän ”limb home” -asetukselle.
- Pieni virtaus / matala ahtopaine johtaa huonoon kiihtyvyyteen, polttoaineen runsaaseen kulutukseen ja korkeisiin päästöihin.
- Korkea polttoainepitoisuus suhteessa ilmaan (diesel) aiheuttaa erittäin korkean lämpötilan vuoksi moottoririkkoja tai turboahdinvaurioita.
- Korkea virtaus / korkea ahtopaine johtaa turboahtimen liian korkeaan pyörintänopeuteen ja ahtimen vaurioitumiseen sekä moottoririkkoihin.
- Liian korkea ahtopaine rikkoo moottorin, tiivisteet, letkut, jne.
VAROITUS!
Korjatut muuttuvageometriset ahtimet saattavat vaurioittaa moottorin. Luota vain uuteen ja alkuperäiseen, sillä Garrett ei toimita varaosia VNT-ahtimiin eikä myönnä niiden korjaamisoikeutta kenellekään. Sama korjauskielto koskee myös tietyiltä osin Borg Warnerin ja Holsetin valmistamia muuttuvageometrisia ahtimia.
Valitse aina uusi muuttuvageometrinen ahdin, jos ajoneuvosi on sinulle tärkeä. Turbotekniikka Oy maahantuojana noudattaa jällenmyyjineen tehtaiden ohjeita. Korjauspalveluita tarjoavien yritysten toiminnasta eivät ahdinvalmistajat, Turbotekniikka Oy eivätkä jälleenmyyjämme ota mitään vastuuta.
Annamme lisätietoa numerosta 09-35052733 tai kimi@turbotekniikka.fi
