Toyota 129935-18010 – Il turbo CT16V che abbina l'energia di scarico per aumentare la domanda

Un turbocompressore è fondamentalmente un dispositivo di conversione dell'energia: cattura l'entalpia dei gas di scarico e la converte in aria compressa. Ma la conversione non è istantanea; c'è un ritardo tra il conducente che preme l'acceleratore e il turbo che fornisce la pressione di sovralimentazione richiesta. Questo ritardo, noto come turbo lag, è determinato dall'inerzia del gruppo rotante e dall'efficienza dell'alloggiamento della turbina nel convertire gli impulsi di scarico in energia di rotazione. Il 129935-18010, il turbocompressore CT16V originale utilizzato sui motori diesel Toyota 1KD-FTV e 1GD-FTV, è progettato con una massa del rotore e una geometria dell'alloggiamento della turbina che raggiungono un equilibrio tra la risposta di fascia bassa-e il flusso di fascia alta. Non si limita a spostare l'aria: gestisce l'energia contenuta in ciascun impulso di scarico per fornire spinta quando il motore ne ha più bisogno.

Ogni turbocompressore deve affrontare un compromesso fondamentale-off: una girante della turbina più leggera e più piccola gira più velocemente ma può limitare il flusso di scarico a regimi elevati, limitando la potenza di picco. Una ruota più pesante e più grande scorre di più a regimi elevati ma impiega più tempo ad accelerare, aumentando il ritardo. Il 129935-18010 utilizza una turbina con un valore di inerzia attentamente ottimizzato: sufficiente a fornire la capacità di flusso di scarico richiesta per la potenza di 170 CV dell'1KD-FTV, ma abbastanza leggera da raggiungere l'80% della spinta massima entro 1,8 secondi con uno scatto dell'acceleratore dal minimo. Ciò è ottenuto attraverso la combinazione di una girante in Inconel a bassa inerzia e di un alloggiamento della turbina con un rapporto A/R di 0,78, un valore che bilancia la cattura dell’energia degli impulsi con la capacità di flusso. Il risultato è un turbo che risulta reattivo nella guida in città pur fornendo il volume d'aria necessario per i sorpassi prolungati in autostrada.

Il CT16V è un turbocompressore a geometria variabile (VGT), ovvero l'alloggiamento della turbina contiene un anello di palette mobili che regolano l'angolo del flusso di gas di scarico che entra nella girante della turbina. A bassi regimi del motore, le palette si chiudono ad un angolo stretto, accelerando i gas di scarico e aumentando l’energia disponibile per la turbina – questo fa girare il turbo più velocemente. A regimi elevati del motore, le palette si aprono con un angolo più ampio, riducendo la restrizione del flusso e consentendo alla turbina di far passare più gas di scarico. Il 129935-18010 utilizza un anello di controllo azionato da un attuatore a vuoto, lo stesso tipo presente sull'attrezzatura originale. L'anello dell'ugello è realizzato in una lega ad alta temperatura che resiste alla distorsione a temperature di scarico fino a 800 gradi, mantenendo la precisione di posizionamento delle alette richiesta per un controllo costante della spinta.

Il guasto più comune nel CT16V non è un guasto catastrofico della turbina o del compressore, ma una perdita progressiva delle prestazioni di attuazione delle palette causata dall'accumulo di carbonio- sull'anello dell'ugello e sull'anello di controllo. Man mano che i depositi di carbonio si accumulano, le palette diventano rigide e potrebbero non chiudersi completamente, determinando una pressione di sovralimentazione che diminuisce a bassi regimi e un notevole ritardo. Il 129935-18010 utilizza un anello dell'ugello con uno speciale rivestimento anti-carbonio che riduce l'adesione dei depositi, mentre l'anello di controllo ha specifiche di gioco riviste che consentono una piccola quantità di accumulo di carbonio senza legarsi. L'alloggiamento del cuscinetto è inoltre dotato di una porta di scarico dell'olio migliorata che riduce la formazione di coking dell'olio, una causa comune di guasto dei cuscinetti nelle precedenti revisioni del CT16V.

Il passaggio più critico nell'installazione di 129935-18010 è ilprocedura di adescamento dell'olio. Il sistema di cuscinetti del turbocompressore si basa su un sottile film d'olio per separare l'albero dalle superfici dei cuscinetti: se il turbo viene avviato senza olio, il danno ai cuscinetti avviene in pochi secondi. Prima di collegare la linea di alimentazione dell'olio, aggiungere circa 50 ml di olio motore pulito attraverso l'apertura di ingresso dell'olio, ruotare manualmente la ruota del compressore per distribuire l'olio, quindi avviare il motore con il carburante spento (o il motorino di avviamento disattivato) finché la spia della pressione dell'olio non si spegne. Ciò garantisce che l'alloggiamento del cuscinetto sia pieno d'olio prima che il motore si accenda. La coppia corretta per il bullone banjo della linea di alimentazione dell'olio è 25 Nm; un serraggio eccessivo- può schiacciare le rondelle di tenuta e limitare il flusso dell'olio.

Q1: Come posso sapere se il mio turbo CT16V sta perdendo prestazioni di attuazione delle palette senza rimuoverlo?
→ Monitora i dati in tempo reale della "pressione di sovralimentazione effettiva" e della "pressione di sovralimentazione comandata" durante un'accelerazione-a tutto gas da 1.500 a 3.000 giri/min. Se la spinta effettiva resta indietro rispetto alla spinta comandata di oltre 0,3 bar per più di 2 secondi, l'anello dell'ugello potrebbe rimanere bloccato a causa dell'accumulo di carbonio-.

Q2: È possibile pulire l'anello dell'ugello e le palette per ripristinare le prestazioni oppure è necessaria la sostituzione?
→ In alcuni casi, l'anello dell'ugello può essere rimosso e pulito con ultrasuoni per rimuovere i depositi carboniosi. Tuttavia, il processo di pulizia richiede molta manodopera-e il gioco delle palette potrebbe essere alterato se la pulizia è troppo aggressiva. Il 129935-18010 è un turbo sostitutivo: se la pulizia fallisce, la sostituzione è l'unica opzione.

Q3: Qual è la durata tipica del turbo CT16V in un Hilux utilizzato per il traino pesante?
→ In condizioni di traino gravoso si consiglia l'ispezione a 150.000 km e la sostituzione a 200.000 km. Le temperature di scarico più elevate dovute al carico sostenuto accelerano la formazione di carbonio sull'anello dell'ugello e aumentano l'usura dei cuscinetti.

Q4: Perché la mia pressione di sovralimentazione fluttua a velocità autostradali costanti nel mio Land Cruiser Prado?
→ Ciò è spesso causato da una perdita dell'attuatore del vuoto o da un anello di controllo incollato. Il sistema a geometria variabile si basa su un segnale di vuoto stabile: se il diaframma dell'attuatore perde, le palette non manterranno una posizione coerente. Il 129935-18010 include un nuovo attuatore, quindi la sostituzione spesso risolve questo problema.

Q5: Posso utilizzare un controller di sovralimentazione per aumentare la pressione di sovralimentazione oltre l'impostazione di fabbrica con questo turbo?
→ Il CT16V è in grado di fornire una spinta assoluta di circa 2,8 bar, ma il superamento dell'impostazione di spinta di fabbrica (2,5 bar) richiede la rimappatura dell'ECU e può ridurre la durata del turbo. Il limite di velocità della ruota della turbina è di circa 180.000 giri/min. Il superamento di questo limite può causare lo scoppio della ruota della turbina, con conseguenti guasti catastrofici.

Q6: Il 129935-18010 richiede olio motore o filtro specifici per una durata ottimale?
→ Toyota consiglia un olio per motori diesel di alta-qualità conforme alle specifiche API CJ-4 o ACEA E7/E9, con una viscosità di 5W-30 o 5W-40. Il filtro dell'olio deve essere cambiato allo stesso intervallo dell'olio: la valvola di bypass nel filtro protegge il turbo durante gli avviamenti a freddo e un filtro intasato può limitare il flusso dell'olio al turbocompressore.

 

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