Hella turbo Aktuator

Prinsippet med en turbokompressor er faktisk veldig enkelt, men det er lurt å holde den brutale kraften under kontroll. Uten noen form for trykkregulering fortsetter turboen å blåse luft og det er ikke alltid ønskelig. Faktisk kan dette i visse tilfeller gi alvorlig skade på motoren.
I en ideeell situasjon vil man egentlig kunne tilpasse motortrykket etter de aktuelle forholdene. Heldigvis finnes det turboaktuatorer som kan ta på seg dette ansvaret, men hva gjør en slik turbo aktuator nøyaktig? Hva som kanskje er mer intressant å vite er :hva skjer når en turbo aktuator mislykkes?

Hella Turbo Actuator

Hva er det som i de fleste tilfeller blir defekt?

La oss begynne med de defektene som vi først og fremst kommer i kontakt med. Nylig ble det nevnt at det kan være mulig å bli defekt ved at trykket ikke blir riktig regulert. Faktisk er det slik at motoren ikke alltid kan stå imot ett ( for) høyt lufttrykk og ( for) høye temperaturer.
Heldigvis er systemet organisert på en slik måte at motorstyreenheten ser till at bilen går i nødmodus så fort et feilaktig trykk blir registrert.
En turbo aktuator som er defekt forårsaker dermed ikke mer skade på motoren, utenom at den gir istedenfor feilkoder og betydlig mindre ytelse.
De innleste kodene angir ofte at det virkelig er noe feil med turboen eller trykk reguleringen.

  • P0234 – Engine Overboost Condition

  • P0299 – Turbo/Supercharger Underboost

  • P2263 – Turbo/Supercharger Boost System Performance

Mange merker har også individuelle feilkoder, for eksempel Ford:

  • P132A

  • P132B

Men forestill deg at turboen egentlig virker som den skal, hva kan da bli defekt i selve styreenheten? Vi vil senere gå inn i detaljer på hvordan regulering i sin totale kapasitet fungerer, men vi kan allerede nå fortelle at aktuatoren i stort sett består av en elektrisk motor, en orm hjul laget av plast og et kretskort. Desverre har vi sett flere svake punkter i alle tre delene. Heldigvis så er de stort sett fullstendig renoverbare. Reparasjon ( eller bedre sagt renovering), er derfor ingen problem, selv om bilprodusenten ønsker å la deg tro noe annet. Helst selger de en hel turbo til sine kunder. Det er faktisk slik at et løst turboaktuator i mange tilfeller ikke kan bestilles separat.

Renoveringsprosessen

En tuboaktuator anses av Actronics som Mekatronik, en komponent som omfatter både mekanikk og elektronikk. Dette betyr at selv renoveringsprosessen har to deler.

De mekaniske defektene blir behandlet av vår mekatronik-avdeling. Vi har utviklet egne komponenter som er like bra, om ikke bedre enn originalen og derfor kan vi garantere en høy kvalitet. Vi behandler i denne fasen ikke bare de defekte komponentene, men at vi tar imot alle kjente svakheter. Konkret betyr det at vi , som en forholdsregel, bytter ut alle bevegelige deler. Dette gjør vi for å kunne garantere kvaliteten på denne renoverte produkten.

Defekter som er viktige for elektronikken, blir behandlet av vår bindings-team. Denne avdelingen har tilgang til en høykvalitativ utstyr som er veldig forsiktig og kan legge til nye bindinger på et kretskort. Denne metoden er kjent som «binding» og bruker ultrasoniske vibrasjoner for å feste de nye bindingene på et allerede eksisterende festepunkt. Denne metoden er veldig eksakt og har som fordel mot vanlig lodding at alle eksisterende komponenter på kretskortet ikke blir utsatt for varme. Vi kan dermed garantere en høyere kvalitet for reparasjoner som blir utførte med lodding som metode. Derimot blir det sagt at ikke alltid at bindinger er det beste valget. I noen situasjoner er det foretrukket å lodde. Vi kommer i fremtiden å vise en egen artikkel om denne diskusjonen.

Etter renovering utfører vi selvsagt en utbredt slutttest. Vår testomgivelse gir oss mulighet å simulere alle innspill fra motorstyreenheten. Vi tester alltså ikke bare om alt beveger seg som det skal, men vi tester også om elektronikken på kretskortet reagerer som det skal. Test utstyret kan til og med gjøre koblings- og posisjons målinger. Vi vet derfor nesten helt sikkert at det renoverte produktet virker like bra som en original del.
Morsom detalj: Vår testutstyr er internt designet og utviklet. Det viser ikke bare hvor spesialiserte vi er på vårt jobb, men også av hvor mye kunnskap vi egentlig har.

Hella Turboaktuatoren i detalj

Teknikkinstresserte og turbospesialister skulle sannsynligvis anse ( med rette) at denne forklaringen er for smal, men en turbo er kort beskrivet som dobbelt laget løpehjul i ett hus. Pumpehjulet på utløpssiden begynner å spinne etterpå som eksosen blåser forbi og gjennom en akse bevegelse overføres den til løpehjulet på innsiden. Dette løpehjulet begynner da å snurre, hvilket medfører at de spesielt utpekte knivene presser luft i motoren.
Jo høyere hastighet på pumpehjulet, desto høyere blir trykket med hvilken luft i motoren forflytter seg.

Det er akkurat der problemet er: en turbo vet ikke når den skal stoppe. Det ville faktisk være mye bedre dersom strømmen av eksosgasser var blitt regulert, slik at den nødvendige mengde kraft alltid er generert istedenfor å være basert på motorhastigheten og klaffeventilen. Heldigvis er det flere teknikkintresserte som bestemte seg for å ta seg av oppgiften og kom fram med følgede løsning: turbokompressorer med variabel geometri. Denne nye typen turbo benytter justerbare blad rundt den sentrale roterende løpehjul på utløpssiden. Ved å justere posisjonen til bladene med et mellomlegg, kan mengden av avgass som når frem til løpehjulet variere. Problemet er løst!

Vel, løst…ikke helt. Det variable impellersystemet består kun av mekaniske deler og kan derfor ikke styre seg selv. Derfra kommer turboaktuatoren. Disse kan kontrollere åket som styrer de justerbare bladene. Turboaktuator kan grovt deles inn i tre typer. Egentlig, hos turboer med variabel gemoetri er det bare elektriske og hybride som er brukt. Derfor kommer vi ikke til å forklare de pnemuatiske aktuatorer her.

Elektriske aktuator

Elektriske aktuator er utviklet til å reagere på den elektriske strømmen som skal sendes fra motorstyreenheten. Instillingen på bladene er altså avgjørende på hvilken beslutninger motorstyreenheten tar. Motorstyreenheten har tilgang til alle mulig informasjon som for eksempel: motortemperatur og inngangstrykk men kan også reagere på strømmen fra blant annet justerbare kjøremoduser ( f. Eks moderat, dynamiske, sport). Det er her for bilprodusentene spesiellt interessant , ettersom de tilbyr flere innstillingsmuligheter for eksempel lavere turbotrykk ved kald motor og en høyere innstillt trykk så snart sportsmodus er aktivert. Derfor ser vi ofte en elektrisk aktuator i biler med moderne turbomotorer. Audi, BMW, Citroën, Ford, Jaguar, Mercedes-Benz, Peugeot, Volvo, VW… alle bruker den elektriske styrte aktuatoren fra Hella, ofte i kombinasjon med en turbo fra Garrett.

Hella turboställdonet i-detalj Hella actuator

Visste du dette?

Bladene fra en VGT (turbokompressor med variabel geometri) kan festes på grunn av sot. Dette påvirker ikke bare systemets funksjon men kan også skade turboaktuatoren. Sjekk alltid om bladen fra VGT kan røre seg fritt så fort et turboaktuator blir defekt, ellers risikerer du at et av de nye aktuatorene blir overbelastet igjen. Kontrollen gjør du enklest gjennom å løsne stangen til åket og deretter flytte åket fram og tilbake.

Hella Turbo Aktuator elektriske aktuator

På samme måte som vi tidligere har foklart, så består elektriske turboaktuatorer fra Hella i stort sett av en elektrisk motor, en ormhjul og et kretskort. Innspillene fra motorens styreenhet blir lest av kretskortet som i sin tur gir instruksjoner til den elektriske motoren via en signal som angir om den under en tid skal snurre til venstre eller høyre. Dermed rører ormhjulet VGT åket til den ønskede posisjonen. Det behøver ikke være helt åpen eller helt lukket, for posisjonen kan justeres kontinuerlig ved å la åket snurre lite til.

Det finnes to typer turboaktuator fra Hella: en Rea (Rotary Electronics Actuator) og en SREA (Simple Rotary Electronic Actuator). Begge versjonene bruker en fem pins tilkobling. Egentlig skiller de seg bare ut på hvordan pinnenen brukes:

SREA:

Hella turbo aktuator renoveringsprosessen

  • 1. Roter motoren til høyre

  • 2. Roter motoren til venstre

  • 3. Jording

  • 4. 5V PWM-signal (1 kHz)

  • 5. 5V

REA:

REA Hella Turbo Aktuator

  • 1. 12V

  • 2. Jording

  • 3. CAN-L

  • 4. 5V PWM-signal (1kHz)

  • 5. CAN-H

I tillegg til pinnenes ulike oppgaver, skiller begge typene seg på andre punkter, som for eksempel på hvordan det beregner og justerer åket.
SREA får igjennom en enkel signal til pin en og to , oppdrag for å rotere den elektriske motoren på bestemt tid. På denne måten flytter åket til den korrekte posisjonen. REA tar til bruk CAN-beskjed for å avgjøre hva som skal skje Den aktuelle sug – posisjonen blir målt på PCB ( kretskort). Sensoren som måler posisjonen heter C.I.P.O.S . sensor. Verdien av målingen sammenlignes med den ønskede verdien og bør det være nødvendig, blir den elektriske motoren styrt til å justere åk til korrekt posisjon. På dette viset er åkets posisjon alltid kjent og eventuelle avvikelser kan filtreres ut. Fremfor allt kan motorstyreenheten nå bruke åkets posisjon som innspill for eventuelle handlinger og/eller beregninger. Dermed blir systemet i sin helhet mer dynamisk.

SREA Hella Turbo Aktuator

Hybrid aktuator

Det finnes også turboer med variabel geometri som ikke bruker Hellas elektriske turboaktuator, men med tilpasninger gjort pneumatiskt, for eksempel hos visse JTD-motorer fra Fiat-gruppen. Men hvorfor er dette valget gjort? Det finnes situasjoner der man egentlig vil bruke elektriske aktuatorer, men det er bare ikke mulig. På grunn av for eksempel mangel på plass eller konfigurasjon av bruken av turbo, kan det iblant være slik at man behøver å søke etter alternativ løsning. For dette her har man tenkt ut det hyrbide aktuator.

Selv om navnet gjør at man antar at dette gjelder en komponent, består ett hybrid aktuator egentlig ut av et ”gammeldags” pneumatiskt turboaktuator og en liten justeringsventil, som styres av motorstyreenheten. Den pnemuatiske aktuatoren bruker overtrykket i innsugningsrøret for å justere justeringsringen av skovlene. Den her justeringen blir egentlig manipulert av den lille elektriske justeringsventilen. Et signal fra motorstyreenheten indikerer om ventilen skal åpne seg mer eller stenges, hvilket gir resultat til at den pnemumatiske aktuatoren tar imot mer eller minder overtrykk fra innløpet. Ved å variere dette her, kan man bestemme hvordan åket skal justeres og dermed i hvilken posisjon løpehjulene skal stå.

For å være helt ærlig: systemet er litt mindre presis og dynamiskt enn Hellas REA, men fungerer bra som en alternativ. Den elektriske justeringsventilen er i dette konseptet ikke bare mindre enn hele Hellas turboaktuator, men det gjør det mulig å bruke seg av tubokompressorer hvor det i et turboaktuator fra Hella ikke er mulig. Fremfor allt er elektronikken i den her oppstillingen lengre ifra de enorme temperatursvingninger rundt turbo kompressoren. På motorer hvor varmen kan transporteres bort dårligere, kan en hybrid aktuator være en bra kompromiss. Vi kan i hvert fall forestille oss at en bilfabrikant i visse tilfeller velger en alternativ løsning istedet for Hellas turboaktuator.

Demontering av enheten

Hovedproblemet under demontering er sannsynligvis Hellas turboaktuator tilgjengelighet. Det her skiller seg enormt fra bil til bil. Så fort det finnes tilstrekkelig plass, er det ikke vanskelig for en erfaren montør å demontere enheten. Først må åken til VGT kobles bort, den er sikret fast med en fjær ring. Når den er borte, trenger man bar å skru løs 3 skruer for å fjerne turbo aktuatoren fra turboen.

Tenk på ved montering: Det skapes mer plass av de tre boltene som holder turboaktuatoren fast. Man kan derfor ikke « med lykke» skru fast turboaktuatoren. Les alltid igjennom bilens spesifikasjons dokumenter for videre instruksjoner rundt konfigurasjonen.

Video

Vi har også funnet en fin video på YouTube angående Hella tuboaktuator som viser hvordan aktuatoren er i handling.