Jak funguje turbodmychadlo, co je WasteGate a k čemu je bypass nebo blow-off ventil?

Pod tímto textem je základní schéma regulace turbodmychadla. Toto schéma se samozřejmě může pro některé vozy lišit. Tudíž předpokládejme, žese jedná o Volvo V70 T5 z roku 2005.

Na pravé části je kompresorová část, kde turbodmychadlo nasává čerstvý vzduch, ten je následně stlačen kompresorovou turbínou a pokračuje okolo blow-off / bypass ventilu – vysvětlíme později – přes intercooler, kde se stlačený vzduch ochladí, přes škrtící klapku, přes otevřený sací ventil do spalovací komory motoru.

Zde se přidá palivo - případně se přidalo po cestě - a následně se jiskrou ze zapalovací svíčky směs zažehne a dojde k explozi. Expanze posune píst dolu a přes ojnici otočí klikovou hřídelí. Při cestě pístu zpět nahoru se otevře výfukový ventil a zplodiny odchází do výfukové části a pokračují zpět do turbodmychadla, kde horké výfukové plyny roztáčí turbínu. Tato výfuková turbína je hřídelí spojena s kompresorovou turbínou při čemž vzniká tlak v kompresorové části turbodmychadla.

Toto je stručný a zjednodušený popis. Nyní však přichází na řadu regulace a ochrana celého systému před nekontrolovaným během.

Na sací neboli kompresorové části je umístěný takzvaný bypass / blowoff ventil.  Tento ventil upouští přebytečný tlak, který vzniká při povolení plynového pedálu a následném zavření škrtící klapky. To se typicky stává, když je potřeba přeřadit rychlostní stupeň nebo vozidlo zastavit. Turbodmychadlo je v tu chvíli roztočené a kompresorová část generuje proud vzduchu, který proudí do motoru. Když se však škrtící klapka uzavře, tento vzduch se o ní zastaví a nemá kam unikat. Na druhé straně za škrtící klapkou motor nasává vzduch a vzniká tak podtlak. Tento velký rozdíl tlaků by bez zásahu mohl poškodit škrtící klapku, vyrazit tlakové hadice před klapkou nebo poškodit turbodmychadlo. Proto se zde nachází bypass / blowoff ventil, který je ovládaný podtlakem, který vzniká zavřením škrtící klapky mezi motorem a škrtící klapkou. Tento podtlak zatáhne za membránu blowoff / bypass ventilu, tím  se propojí kompresorová část a sací část. Tímto se rapidně sníží tlak před škrtící klapkou a nehrozí tak poškození v kompresorové části systému. Ve chvíli, kdy řidič sešlápne plynový pedál, klapka se otevře, potlak za klapkou zmizí a bypass / blow off ventil se opět uzavře.

Za turbodmychadlem je situace trochu rozdílná.

Před výfukovou turbínou je klapka nazvaná wastegate, která chrání výfukovou turbínou před zničením příliš velkým tlakem zplodin, které působí na turbínu čímž může dojít k jejímu překročení kritických otáček neboli přetočení. V tu chvíli by mohly odpadnout lopatky turbíny, zadřít se ložisko, ohnout hřídelka atd. Příliš velké otáčky turbodmychadla také způsobují vysoký tlak v kompresorové části, který není vždy žádoucí. Wastegate proto působí i jako regulace výkonu turbodmychadla.

Právě k regulaci je zde TCV ventil (Turbo Control Valve), který je pomocí hadiček zapojen do wastegate turbodmychadla na výfukové části, do sací části před turbodmychadlo a do kompresorové části mezi turbodmychadlo a škrtící klapku.

TCV ventil je tedy trojcestný ventil, který přepíná mezi tlakem a pod tlakem, kterým se ovládá otevření wastegate. Tento ventil je řízený elektronicky a o jeho otevření a zavření rozhoduje řídící jednotka motoru na základě dalších údajů ze senzorů motoru a plynového pedálu.

Celá problematika řízení wastegate je rozsáhlá a pro zjednodušení ji zde nebudeme podrobně rozebírat.

V zásadě nás ale zajímá, kde v tomto systému řízení nastávají nejčastější chyby.

• Netěsnost bypass / blow-off ventilu nebo poškozená zavírecí pružina. Pokud je pružina nebo dosedací plocha, která drží uzavřený bypass / blow off ventil poškozená, může nastat situace, kdy skrz bypass / blow off ventil začne část vzduchu unikat zpět před turbodmychadlo nebo zpět do atmosféry. To snižuje výkon motoru a motor tak netáhne, jak se očekává. Tato chyba může končit chybovou hláškou motoru.
  
  Mj. zaslepením originálního bypass ventilu a instalací blowoff ventilu se získá pověstný závodnický zvuk při přeřazení rychlosti – přiklad zvuku: https://youtube.com/shorts/NQAQW1A6hwo?si=fPfBM_F70iMMvK6g
  
  Rozdíl mezi blowoff ventilem a bypass ventilem je v cestě, kam přebytečný tlak uniká. U bypass ventilu proudí zpět před turbodmychadlo, kdežto blowoff ventil odpouští přebytečný tlak úplně mimo uzavřený systém - do atmosféry – při čemž vzniká onen pověstný závodní zvuk.
  
  
• Špatné předpětí uzavření wastegate. Pokud je tlak předpětí (zpětný tah tyčky, který drží zavřený wastegate) příliš nízký, pak se wastegate otevře i v režimu, kdy to jednotka motoru nepožaduje a spaliny, které mají roztáčet výfukovou turbínu začnou unikat do výfuku. To má za následek pokles tlaku v kompresorové části a motor tak nedosahuje požadovaného výkonu. Předpětí se nastavuje mechanicky - zkrácením nebo prodloužením ovládací tyčky wastegate resp. jejím zašroubováním nebo vyšroubováním.
  
  
• Vadný TCV ventil. Pokud je předpětí wastegate nastaveno správně, ale TCV ventil nefunguje / netěsní, může se wastegate otevřít i v režimu, kdy to není žádoucí a tím snižovat výkon motoru. Naopak pokud se wastegate neotevře, když je to potřeba, hrozí přetočení turbodmychadla nebo v lepším případě chybová hláška na vysoký plnící tlak. TCV ventil reguluje množství plynů, které prochází přes výfukovou turbínu a tím přímo ovlivňuje její otáčky, potažmo otáčky kompresorové turbíny a tím i vznikající tlak v kompresorové části.
  
  
• Zpuchřelé / netěsnící / prodřené podtlakové / tlakové hadičky od TCV a BOV ventilu. Pokud kterékoliv z hadiček ovládacích prvku TCV nebo blowoff / bypass ventilu netěsní, pak regulace nefunguje správně a motor nepodává očekávaný výkon.
  
  
• Netěsnost sacích hadic, intercooleru atd… Pokud je kdekoliv v systému před nebo za turbodmychadlem netěsnost, pak systém nefunguje správně a nepodává očekávaný výkon kvůli úniku tlaku vzduchu / spalin.

Toto je pouze velmi zjednodušený rychlokurz základů regulace turbodmychadla a zjedodušený rychlý troubleshooting! Věřím, že se spoustě z Vás rozsvítilo a třeba Vám došlo, proč zrovna Vaše Volvo nejede tak, jak by mělo jet, případně proč jste po optimalizaci výkonu přes VDASH od D5T5.com nepocítili rozdíl 😊