Turbolader (Wartung)

Aus T4-Wiki
Wechseln zu: Navigation, Suche

VTG-Turbolader[Bearbeiten]

Der VTG-Turbolader ist ein Turbolader mit Variabler TurbinenGeometrie. D.h. auf der Turbinenseite (Abgasseite) ist ein verstellbares Leitschaufelsystem integriert.

Weitere grundlegende Informationen zum [VTG-Turbolader].

VTG-Lader - mit sichtbarem Leitschaufelverstellhebel

Das Leitschaufelsystem in der Abgasturbine wird durch das Unterdrucksystem über eine Unterdruckdose außen am Turbinengehäuse gesteuert.
Über einen kleinen Hebel wird die Bewegung der Schubstange in das Tubinengehäuse übertragen. Der Hebel lässt sich leichtgängig bewegen.

{{#widget:YouTube|id=SN3hE7cQYCE|width=420|height=350}}


Im Turbinengehäuse überträgt der Hebel die Bewegung auf den Stellring, der wiederum die einzelnen Leitschaufeln im Verbund verstellt.

{{#widget:YouTube|id=wbMYhZKWubc}}


Die Beweglichkeit der Leitschaufelmimik kann unter ungünstigen Bedingungen stark eingeschränkt werden.
Sporadischer Leistungsverlust, sprunghafte Leistungsentfaltung, insgesamt unsichere Betriebsbedigungen können Kennzeichen einer schwergängigen Leitschaufelverstellung sein.




Aufbau des VTG-Turboladers[Bearbeiten]

VTG-Lader - Baugruppeneinteilung


Der VTG-Turbolader ist i.w. aus drei Baugruppen aufgebaut:

  • Verdichter
  • Schaufelradlagerung
  • Turbine


Auf der Verdichter- und der Turbinenseite kann man das jeweilige Gehäuseteil demontieren.
An den gelben Markierungen einfach die Schrauben lösen und die Gehäuseteile abnehmen. Dichtungen sind nicht verbaut.
Auf beiden Seiten verbleibt der Gehäusedeckel mit dem Schaufelrad am Mittelteil, der Schaufelradlagerung.
Auf der Abgasseite (Turbine) kann man im folgenden Schritt noch die Leitschaufelverstellung demontieren.
WICHTIG: Montagearbeiten an der Schaufelradlagerung (Mittelteil) dürfen nicht vorgenommen werden - lediglich die beiden Ölleitungen sind an- und abzuschrauben. Die Turboladerwelle ist feingewuchtet, das ist eine Präzisionseinstellarbeit.





Demontage der Leitschaufelmimik[Bearbeiten]

Werkzeug:

  • 10er Ringschlüssel
  • mittlerer Schraubendreher
  • Torx T15




Gehäuseteil demontieren
Verstellringlagerung herausnehmen
Verstellring herausnehmen

Nach dem Turboladerausbau wird die Turbinenseite vom Mittelteil demontiert.
Den Turbolader mit der Turbine nach unten auf die Werkbank legen, die ringförmig angeordneten 6 Schrauben ausschrauben und den Verdichter / Wellenlagerung vorsichtig nach oben abnehmen. Der Dichtsitz klemmt ev. etwas, nicht zu stark verkanten.
Im nächsten Schritt die Stifte der Verstellringlagerung abziehen und die Lagerhülsen vorsichtig herausnehmen.
Jetzt kann man den Verstellring herausnehmen, ev. mit einem Schraubendreher leicht von der Leitschaufeleinheit nach oben abdrücken.



Leitschaufeleinheit demontieren
Leitschaufeleinheit herausnehmen
Abstandsbuchsen herausnehmen

Nun die drei Schrauben demontieren.
Die Leitschaufeleinheit aus dem Gehäuse nehmen, ev. mit dem Schraubendreher leicht anheben.
Die Abstandsbuchsen unter der Leitschaufeleinheit aus dem Gehäuse nehmen.


Leeres Gehäuseteil
Ausgebaute Teile

Nach der Demontage kann man das leere Gehäuse und die einzelnen Teile säubern.


Demontage der Leitschaufeleinheit im eingebauten Zustand (Motorraum)[Bearbeiten]

Grundsätzlich bietet sich die Überlegung an, den Turbolader im Motorraum zu zerlegen. Man könnte die Demontage der berühmten 4.Schraube (links hinten) am Turboladerfuß vermeiden. Die Simulation dieses Montagevorganges im Schraubstock hat ergeben, dass diese Variante durchaus möglich wäre. Aber die Gefahr, dass sich die Kleinteile in die Tiefen des Motorraumes oder gar in den Abgaskrümmer verabschieden, ist sehr hoch. Darüberhinaus ist der Zusammenbau in der vertikalen Position, weit hinten im Motorraum nicht möglich. Spätestens an diesem Punkt muß das Gußgehäuse letztendlich demontiert werden. Jetzt kann man die "4.Schraube" zwar sehr gut erreichen, aber beim Einbau des gesamten Turboladers ist die Problematik der "4.Schraube" wieder da.


Verstellringlagerung herausnehmen
Verstellring herausnehmen
Leitschaufeleinheit demontieren
Leitschaufeleinheit herausnehmen
Abstandsbuchsen herausnehmen

Aufbau der Leitschaufeleinheit - Schadensbild[Bearbeiten]

VTG-Lader - Leitschaufeleinheit

Die Leitschaufeleinheit besteht funktional aus 3 Teilen.

  • ringförmige Grundplatte
  • Leitschaufeln
  • Verstellhebel

Die ringförmige Grundplatte wird im Gußgehäuse der Turbine formschlüssig verschraubt. Durch den Verstellring werden die Verstellhebel der einzelnen Leitschaufeln syncron in einer Drehbewegung verstellt. Jede einzelne Leitschaufel ist mit ihrem Verstellhebel in der Grundplatte drehbar gelagert. Darüberhinaus ist ein kleiner axialer Freiheitgrad vorhanden, jede Leitschaufel kann sich in der Grundplatte minimal "auf und ab" bewegen. Im optimalen Betriebszustand ist die gesamte Mimik sehr leichtgängig.

Abhängig von der Laufleistung und dem Nutzungsprofil nimmt die Beweglichkeit der Leitschaufeleinheit unterschiedlich stark ab. Mehrere Faktoren beeinflussen die Verstellfähigkeit der Leitschaufeln negativ:

  • Laufleistung, besser Alter des Turboladers
  • Nutzungsprofil, besser Nutzungsprofile mehrerer Fahrer
  • Motorzustand, genauer der Ölverbrauch
  • ev. Dieselzusätze, genauer Biodiesel



Als Verursacher der Schwergängigkeit der Leitschaufeln wird oft ein "starkes Verrußen" der Turbine genannt. In dieser Theorie "verklemmt" der Ruß die Leitschaufeln zunehmend.
Das ist so in dieser Form nicht richtig. Dazu müssten sich die Zwischenräume der Leitschaufeln mit Ruß füllen. Das ist durch den permantenten hohen Abgasdruck nicht möglich. Und ein Füllungsgrad konnte nicht beobachtet werden.
Der Ruß bzw. dessen Inhaltsstoffe bildet aber die Grundlage für zwei weitere Komponenten, die die Beweglichkeit der gesamten Mimik reduziert:

  • Ölkohle
  • Rost


Leeres Gehäuseteil

Der Rost findet sich i.w. im Gußgehäuse der Turbine, gegenüber der stirnseitigen Lauffläche der Leitschaufeln.
Im Bild kann man den Rostansatz und die Bewegungsspuren der Leitschaufeln gut erkennen. Im rostfreien Bereich wirkt der Ruß eher als Schmiermittel, aber im rostigen Bereich "bremst" die abrasive Eigenschaft der Rostoberfläche die Leitschaufeln gewaltig. Die Entwicklung von Rost auf dieser Funktionsfläche scheint durch die Laufleistung (Alter) und die Inhaltsstoffe des Treibstoffes beeinflusst zu sein. Je älter der Turbolader und je höher der Anteil der aggressiven Stoffe (Säuren o.ä) im Abgas, umso stärker dürfte die Rostentwicklung sein.
Die Leitschaufeln können geringfügig "nach oben" von der Rostfläche ausweichen (axialer Freiheitsgrad). Trotzdem bewegen sie sich dann schon im gebremsten Modus. Nimmt der Rostbefall zu, wird die Beweglichkeit kontinuierlich abnehmen. Letztendlich bis zum Stillstand der Leitschaufeln. Dieser Punkt könnte bei Turboladern höheren Alters und längerer Standzeit durchaus eintreten.






Leitschaufeleinheit, teilgereinigt

Die Leitschaufeleinheit ist, bedingt durch das Material und die Betriebsbedigungen, hitzeverfärbt und mit Ölkohle belastet. Ein Rostansatz ist kaum sichtbar. Nach der Demontage der Einheit aus dem Gußgehäuse sind einige Leitschaufeln im freien Raum immer noch nicht oder nur sehr schwer einzeln drehbar. Die Ölkohle reduziert die Drehbewegung und die Axialbewegung der Leitschaufeln in der Lagerung der Grundplatte durchaus in erheblichem Umfang.
Auch an den beiden Funktionsflächen der ringförmigen Grundplatte "bremst" der Ölkohlenbelag die Beweglichkeit der Schaufeln und der Hebel. Allerdings ist hier nur eine vergleichsweise geringe Einschränkung der Beweglichkeit gegeben.
Hoher Öleintrag und extreme Betriebstemperaturen begünstigen die Bildung von Ölkohle. Lange Autobahnfahrten mit Maximalgeschwindigkeit und sofortigem Abstellen des Motors schaden nicht nur der Turboladerwellenlagerung sondern offensichtlich auch der Leitschaufelmechanik. Drehzahlarmes Fahren nutzt anderserseits nur einen geringen Verstellbereich der Leitschaufeln und begünstigt somit ebenfalls eine einschränkende Beweglichkeit des restlichen, hochtourigen Verstellbereiches. Beide Extreme sind der Erhaltung der vollen Beweglichkeit der Leitschaufelverstellung eher abträglich. Die geringsten Probleme dürften sich in der nachhaltigen "normalen", von der konstruktiven Seite vorgesehenen Nutzung des Turboladers ergeben.


Reinigung der Leitschaufeleinheit - Herstellung des kompletten Funktionsumfanges[Bearbeiten]

Werkzeug:

  • Blatt mittleres Schleifpapier
  • Kleine Drahtbrüste, Größe einer Zahnbürste



Wenn man die Funktion der Leitschaufeln näher betrachtet, ergeben sich Kontaktflächen und -lagerungen. Folgerichtig sind aber auch Bereiche vorhanden, deren Reinigung keinerlei Einfluß auf die Funktion haben, deren übermässige Reinigung ev. sogar eher Gefahren für den Turbolader allgemein bedeuten können. Deshalb sollte man nur die wirklich wichtigen Flächen bearbeiten:

  • Gußgehäuseboden -> Rost, Rußanhaftung entfernen
  • Stirnseiten der Leitschaufeln -> Blankschleifen mit Schleifpapier
  • Beide Funktionsflächen der ringförmigen Grundplatte der Leitschaufeleinheit -> Blankschleifen mit kleiner Drahtbürste (Ölkohle)
  • Lagerung der einzelnen Leitschaufeln in der Grundplatte -> die einzelnen Schaufeln mehrmals kräftig "auf und ab" bewegen, drehen (Ölkohle)


Leitschaufeln stirnseitig blankschleifen auf Schleifpapier
Funktionsfläche unten mit Drahtbürste reinigen
Leitring sauber anwischen / Gußdeckel (Hintergrund) abwischen


Den rußigen Gußdeckel mit dem Turbinenrad möglichst nicht reinigen, lediglich grob abwischen.
Die Rußpartikel könnten an der Welle in die Lagerung gedrückt werden und dann einen Lagerschaden erzeugen. Darüberhinaus ist der Deckel keine Funktionsfläche und wird in kürzester Zeit wieder "schwarz" sein.

Einbau der Leitschaufelmimik[Bearbeiten]

Gußgehäuse auf der Werkbank - Fuß auf 12.00 Uhr
Abstandshalterbuchsen einlegen
Leitschaufeleinheit einlegen, Eingriff für Verstellhebel gegen 10.00 Uhr
Verstellring einlegen, Lagerung des Verstellringes einbringen

Beim Einbau der Leitschaufeleinheit kann man eigentlich nur zwei Fehler machen.

1. Punkt:
Bedingt durch die symmetrische Teilung der 3 Schrauben können praktisch 3 Positionen für den Verstellhebel der Unterdruckdose von außen eingenommen werden. Aber nur eine Positionierung funktioniert.
Am besten legt man das Gußgehäuse auf die Werkbank mit die Turboladerfuß auf 12.00 Uhr. (siehe Bild).
Beim Einlegen der Leitschaufeleinheit darauf achten, dass der externe Verstellhebeleingriff auf 10.00 Uhr liegt.

Vor dem Verschrauben der gesamten Einheit die Leitschaufeln sternförmig vom Mittelpunkt weg ausrichten.

2. Punkt:
Dann kann man den Verstellring gut einlegen.
Aber darauf achten, dass alle Verstellhebel im Verstellring fixiert sind. Falls einer oder mehrere Verstellhebel nicht im Verstellring fixiert sind, können sich die entsprechenden Leitschaufeln frei verdrehen und mit dem Schaufelrad der Turbine kollidieren. Ein Turbinenschaden wäre die Folge.

Montagefehler Leitschaufelverstellung
Turbinenschaden

2 Verstellhebel waren nicht im Verstellring fixiert (gelb), als Folge drehten sich die Leitschaufeln in den Arbeitsbereich der Turbine (rot) und hat deren Schaufelgeometrie "abgefräst" (rot).


Abschließend die kleinen Lagerbuchen unter den Verstellring schieben und die Stifte einsetzen.
Jetzt den Turbolader komplett zusammensetzen und verschrauben.
Die Beweglichkeit der Leitschaufelverstellung prüfen.