Procesul de hibridizare al unei turbosuflante

Articole

Hybrid turbo reprezinta solutia alternativa pentru cresterea performantelor motorului fara inlocuirea completa a turbosuflantei. Pentru a putea intelege capacitatile si totodata limitarile unei hibridizari turbo trebuie in primul rand sa definim ce inseamna acest termen “Hybrid” in domeniul turbosuflantelor.

Ce inseamna “hybrid turbo”? Ce presupune procesul de tunning la o turbosuflanta?

Termenul de “hybrid” se refera la inlocuirea anumitor piese din interiorul unei turbosuflante, in vederea eficientizarii acesteia. Cu alte cuvinte pastrarea carcasei turbosuflantei si upgrade-ul anumitor componentelor care se regasesc in interiorul ei.

Scopul initial al acestei operatiuni a fost de a se incerca obtinerea unor performante specifice dorite, folosind diverse configuratii de componente ale aceluias tip de turbo.

Pe parcursul anilor, odata cu cresterea numarului de componente disponibile au crescut si posibilitatile de mix&match ale acestora, astfel dand nastere unor noi configuratii ce pareau imposibile la inceput.

In zilele noastre avem posibilitatea sa construim turbosuflante hibrid cu specificatii foarte diferite si cu performante considerabil imbunatatite fata de configuratiile originale.

Cateva idei de hibridizari turbo.

Pentru a realiza o turbosuflanta mai eficienta, putem lua ca exemplu o hibridizare clasica (fig.1), unde se inlocuieste rotorul compresorului unei turbosuflante (38), se pastreaza axul (36) si rotorul turbinei (34) impreuna cu carcasa de evacuare (24), iar in functie de situatie, se pastreaza si carcasa de rulmenti, cunoscuti si precum lagare, componenta 13 din desen. In functie de targeturile trasate, se pot schimba si lagarele turbosuflantei, anume rulmentii. Apoi se inlocuieste carcasa compresorului turbosuflantei (44). Dupa caz, aceasta carcasa se poate re-inginerii, fie pe strung, prin largirea orificiului de aspiratie, in vederea acomodarii unui rotor si mai mare.

Hibridizare clasica

Pe piata din Romania.

Un exemplu clasic de hibridizare turbo realizat cu preponderenta in Romania, este turbosuflanta de pe motoarele 1.9TDI PD (2001-2009). Avem o turbosuflanta VNT15 de la Garrett cu geometrie variabila. Aceasta din urma poate fi modificata cu inlocuirea rotorului compresor si al carcasei de compresor unde se adopta piese de pe motorul de 2.5TDI, unde se preiau piese de VNT20. Lagarele sunt identice, axa suflantei difera, rotorul turbinei, de pe partea de evacuare iarasi sunt diferite, intre cele doua turbosuflante amintite mai sus.

De ce nu se schimba “cu totul” si se realizeaza aceste operatiuni? Motivele sunt urmatoarele:

apar dificultati de adaptare de pe un motor pe altul (1.9TDI motor 4-cyl in linie, L4, vs. 2.5TDI mtor 6-cyl in V, V6).
intetirea fenomenului de turbo-lag. Orice turbosflanta are un lag, o intarziere pana ce intra in actiune. Motivele sunt datorate de timpul din momentul in care soferul actioneaza pedala de acceleratie si tot procesul care se intampla pana cand “intra turbina”. Odata solicitata o putere mai mare, implicit si turbosuflantei ii este solicitata o presiune mai mare. Pana ce se intampla acest lucru, motorul injecteaza combustibil in camera de ardere, acesta explodeaza, arde, se evacueaza din clindrii (camera de ardere), are un circuit de evacuare care include si turbosuflanta, pentru antrenarea acesteia. Mai multe gaze, viteza mai mare a turbosuflantei. Dar ca sa avem mai multe gaze, este nevoie de mai mult aer. Iata cum se conditioneaza cele 2 procese. Unde mai punem ca aceste gaze iesite din motor, nu au o curgere liniara, ele vin precum se evacueaza din fiecare clindru, pulsate. Daca noi adoptam o turbosuflanta gandita pentru un motor cu 6 cilindrii la un motor de 4 cilindrii, turbolag-ul va fi enorm. De ce? Pentru ca turbosfulanta este gandita pentru un motor mai mare, are implicit carcasa prin care trec gazele mai mare, rotorul turbinei mai mare cat si partea de compresor pe masura. Spatiul fiind mai mare, pana ce se formeaza suficient gaz de evacuare (esapament) sa o antreneze, vom identifica un timp mai indelungat.
costuri de adaptare a electronicii. Orice modificare de turbosuflanta este nula pe o masina cu an de fabricatie >2000, fara o remapare efectuata sa acomodeze noua turbosuflanta, deoarece acestea poseda un sistem de control electronic al managementului motorului. Anumite turbosuflante provenite de pe motoare cu cilindree mai mare nu pot fi adaptate pe motoare cu cilindree mai mica.

Turbosuflanta VNT15 Garrett

O alta situatie in care putem oferii cresterea performantei dar cu inlocuirea completa a turbosuflantei poate fi urmatoarea. Producatorii auto nu mai investesc in ceea ce inseamna R&D-ul motoarelor termice de ceva timp. Pentru mentinerea sau scaderea costurilor dar totodata mentinerea ofertei variate, si ei adapteaza.

Putem lua urmatorul exemplu: VW Golf Mk7 diesel. Daca in urma cu 2 generatii, erau oferite 3-4-5 versiuni de motorizare diesele cu 2 verisuni diferite de cilindree (1.9 si 2.0) si toate acestea fara sa imparta prea multe componente intre ele, astazi Golful 7 are o oferta mult mai simplista, vine cu 2-3 versiuni de putere pe 2 versiuni de cilindree (1.6 si 2.0). Iar pe motorul 2.0, avem o paleta interesanta de puteri. Avem o versiune de 150CP si o versiune de 186CP (regasita pe GTD). Singura diferenta constructiva de hardware din aceste 2 motoare este turbosuflanta. Cea de 150CP este o turbosuflanta mai basic, nimic over-engineered. Turbosuflanta de 186CP este o turbosuflanta mult mai fiabila, mai eficienta, mai bine gandita, avand lagarele (rulmentii) pe asa-zisele “role”, ceea ce permite o viteza mai mare de rotatie, fiabilitate sporita in timp si acceleratie a turbosuflantei mult superioara. In rest, cele 2 motorizari impart aceleasi componente in ceea ce priveste constructia motorului (biela-piston,segmenti, chiuloasa etc.), aceleasi componente pentru injectia Common-Rail, aceleasi componente de admisie, de racire etc. Da, difera trenul de rulare al masinii la cele 2 versiuni de putere. Cel cu putere mai mare vine cu frane mai mari, mai eficiente, mai bune, cu suspensie mai rigida etc. In vreme ce acum 2 generatii, diferentele erau si asupra sistemului de injectie si asupra sistemului de racire cat si asupra mecanismelor interne din motor (biela, piston, segmenti, chiuloasa etc.).

VW Golf Mk7 diesel

Concluzii

Asadar modificarile cele mai importante alte turbinelor hibrid se vor petrece in interiorul acestora. Daca in exterior ele pot arata identic cu cele standard, in interior vor avea configuratii aerodinamice diferite, atat la rotile compresorului cat si ale turbinei, si sisteme diferite de rulmenti pentru a sustine sarcinile crescute.

Decizia unei hibridizari turbo ar trebui sa vina in urma unui research atent in care sa fie luate in calcul toate variabilele: de la nevoile utilizatorului pana la bugetul acestuia si limitariile instalarii turbosuflantei. In orice caz aceasta metoda devine din ce in ce mai populara in zilele noastre in special in segmentul pasionatiilor din domeniul motorsport.

Turbodoc poate oferi solutia tehnica de turbo buy-back, prin care noi preluam vechea turbosuflanta de la client, ii platim o suma de bani pe aceasta si ii furnizam o turbosuflanta din gama mai ridicata de putere.

Turbo Hybrid