Regulace tlakovým obtokovým ventilem
Pro starší průmyslové aplikace je typické turbodmychadlo s tlakovou obtokovou regulací, které nabízí jednoduchý, ale účinný způsob, jak zajistit přísun dostatečného množství plnicího tlaku i při nízkých otáčkách motoru. Princip regulace turbodmychadla obtokem spočívá v použití relativně malého turbodmychadla pro daný typ motoru: i nízký objem spalin bude toto malé turbodmychadlo schopen roztáčet, čímž je motoru zajištěn optimální plnicí tlak už při nízkých otáčkách. Problém ale nastává ve vyšších otáčkách motoru, jelikož „malé” turbodmychadlo bez regulace obtokem by se vlivem přísunu většího objemu spalin do turbínové části roztočilo až za hranici kritických otáček. Tímto by došlo k jeho přetočení a postupné destrukci kritických komponentů ložiskového středu. Větší přísun spalin při vyšších otáčkách motoru zůstává nevyužitý – je odveden skrze obtokový ventil turbodmychadla rovnou do výfuku.
Variabilní geometrie a elektronická regulace obtokového ventilu
Tento nevyužitý potenciál, skrývající se ve větším objemu spalin při vyšších otáčkách motoru, se podařilo využít až s nástupem turbodmychadel VTG (Variable Turbine Geometry) výrobce BorgWarner (zastřešuje ikonické značky turbodmychadel KKK a SCHWITZER), které si pomocí natáčecích lopatek v turbínové části přizpůsobují jak objem spalin, tak i jejich průtokovou rychlost. Elektronický aktuátor má dokonce svou vlastní řídící jednotku, která je přímo propojena s řídicí jednotkou motoru. Díky této technologii proměnlivé geometrie lopatek turbíny je motoru zajištěn dostatečný přísun plnicího tlaku v celém rozsahu jeho otáček, jelikož objem spalin je na rozdíl od turbodmychadla regulovaného obtokem plně využíván a jeho část není odváděna do výfuku.
Další metodou, pomocí které lze dosáhnout vyšší efektivity soustavy přeplňování, je použití dvojice turbodmychadel rozdílných velikostí – v tomto případě se jedná o tzv. sekvenční přeplňování. V tomto případě lze použít turbodmychadla klasické konstrukce bez regulace nebo také turbodmychadla s regulací obtokovými ventily. U moderních průmyslových motorů mohou býti obtokové ventily dokonce regulované elektronickým aktuátorem. V této technologii je průkopníkem firma Cummins Turbo Technologies, výrobce známých turbodmychadel HOLSET. Elektronická regulace obtokového ventilu umožňuje přesnější a rychlejší řízení proudu spalin oproti tradiční pneumatické tlakové regulaci. Toto umožňuje omezení škodlivých emisí a také snížení spotřeby paliva. V nadmořské výšce elektronická regulace (ve spojení s různými senzory) optimalizuje obtok tak, aby nedošlo k destrukci turbodmychadla vlivem extrémních otáček, ale zároveň měl motor dostatečný přísun plnícího tlaku.
Prevence a řešení závad moderních turbodmychadel
Drtivá většina případů selhání turbodmychadla je zapříčiněna problémem souvisejícím se systémem mazání – konkrétně tedy se znečištěním motorového oleje karbonizací a nečistotami. Pokud je olej znečištěn nebo je omezen jeho přívod či odvod, dojde k okamžitému poničení kluzných ložisek turbodmychadla. V tomto případě je nutná včasná základní oprava turbodmychadla pomocí servisního kitu dříve, než vlivem zvětšených vůlí dojde ke kontaktu rotačních částí turbodmychadla s turbínovou nebo dmychadlovou skříní, čímž dojde k poničení kritických komponentů. V případě moderního regulovaného turbodmychadla je vlivem znečištění a karbonizace rovněž nutno na speciálních zařízeních vyčistit, nastavit a případně vyměnit jednotlivé komponenty ústrojí turbínových lopatek s proměnlivou geometrií. Po kompletaci turbodmychadla z renovovaných nebo nových originálních dílů následuje vyvážení ložiskového středu na strojích Schenck nové generace a kalibrace elektronického aktuátoru specializovaným přístrojem od výrobce turbodmychadla. Ta spočívá v nastavení maximální i minimální mezní úrovně dráhy regulace, stejně tak jako její jednotlivé polohy. Jedná se o nezbytný krok ke správné funkčnosti turbodmychadla a celého motoru. Celý proces opravy pak završí fyzický test turbodmychadla na testovací stanici a „horká zkouška”, během které je turbodmychadlo napojeno na okruh mazání a je roztočeno až k hranici výrobcem maximálně povolených provozních otáček. Při simulaci reálného provozu na testovací stanici – zkušebním stavu je turbodmychadlo také testováno na správné hodnoty vibrací laserovými snímači a je kontrolována těsnost ložiskového středu na případný únik oleje.
