Caricabatterie VTG: principio di funzionamento e impostazioni (Articoli)

Sui caricabatterie VTG sono presenti 2 viti di regolazione, sigillate in fabbrica con vernice di sicurezza.

Per comprendere il loro funzionamento, è necessario innanzitutto conoscere il principio fondamentale del VTG (cfr. Allegato).
Vedi anche: Regolazione VTG sui motori VAG TDI.

In posizione di riposo, le palette regolabili deviano i gas di scarico obliquamente verso il flangio del silenziatore, la turbina riceve una spinta minima e la pressione di sovralimentazione è ridotta al minimo. Tra le palette di deflessione, i gas di scarico trovano ampie sezioni di flusso, il che significa che anche la contropressione dei gas di scarico del turbocompressore è minima. Questa posizione, o il punto di arresto, è definita come "VTG aperto".

Al minimo e a bassi regimi, il turbocompressore riceve la massima depressione e fa ruotare le palette di guida in una posizione quasi tangenziale. Tra di esse, i gas di scarico trovano solo sezioni di flusso strette e simili a ugelli, dove vengono fortemente accelerati. All'interno dell'alloggiamento della turbina, si crea un vortice di gas di scarico con un'alta velocità di rotazione, che trasmette un elevato momento di coppia alla turbina. In questo modo, anche con bassi volumi di gas di scarico, è possibile generare una pressione di sovralimentazione significativamente maggiore rispetto ai turbocompressori con valvola wastegate di dimensioni comparabili, anche se a costo di un'elevata contropressione dei gas di scarico. Questa posizione o questo tipo di attacco viene definito VTG.

Nell'intervallo medio di giri e carico, la pressione di sovralimentazione può essere scelta in modo relativamente libero, entro i limiti della taratura del motore (e della resistenza del materiale), regolando le palette di deflessione tra i punti di contatto.
Per evitare che la pressione di sovralimentazione aumenti eccessivamente quando si è a pieno carico, la turbina a geometria variabile (VTG) deve essere regolata per ridurre la sua pressione già intorno ai 1500 giri al minuto.

Vicino al punto di chiusura della valvola, il sistema reagisce già a una leggera rotazione delle palette di guida con notevoli variazioni della pressione di sovralimentazione e della contropressione dei gas di scarico. Entrambi influenzano anche il sistema EGR, poiché il flusso di ricircolo dei gas di scarico viene attivato dalla differenza di pressione tra il collettore di scarico e il collettore di aspirazione.
Pertanto, i caricabatterie VTG hanno una vite di regolazione sul sistema di chiusura che viene regolata in fabbrica, su un banco di prova dedicato ai caricabatterie.

Se la valvola a farfalla non si chiude completamente, la pressione di sovralimentazione si sviluppa a regimi di giri inutilmente elevati, e la scarsa risposta all'accelerazione, o il "turbo lag", diventano più evidenti, il che si nota soprattutto quando si guida a pieno regime.

Quando la valvola a farfalla (VTG) è troppo chiusa, lo spazio tra le pale si restringe eccessivamente, causando un'eccessiva frenata del flusso dei gas di scarico. Risultato: una potenza del turbocompressore troppo bassa porta nuovamente a una pressione di sovralimentazione insufficiente, ma questa volta con una maggiore contropressione dei gas di scarico, ovvero, soprattutto quando si accelera, il motore, in pratica, si "strozza" a causa dei propri gas di scarico.
Quando, a pieno regime e con il motore che gira al minimo, la turbina a geometria variabile (VTG) viene disinnestata dalla posizione chiusa, le palette di deflessione raggiungono rapidamente l'area della normale posizione chiusa, anche con una rotazione minima. In questo modo, la contropressione dei gas di scarico diminuisce drasticamente, mentre contemporaneamente la pressione di sovralimentazione aumenta rapidamente. Di conseguenza, la coppia motrice aumenta quasi istantaneamente da un valore "troppo basso" ai valori normali, anche nelle marce più alte, invece di aumentare gradualmente come al solito. Questa curva di coppia estremamente disarmonica rappresenta la principale differenza percepibile rispetto a un sistema VTG non completamente chiuso.
Per rendere questi sintomi ancora più enigmatici, il motore può manifestare comportamenti apparentemente variabili a seconda del giorno, che sono in realtà influenzati dalle condizioni meteorologiche e dall'altitudine: maggiore è la pressione atmosferica, più a lungo la valvola a geometria variabile (VTG) rimane chiusa quando inizia a cambiare la sua posizione (troppo chiusa), e più a lungo il motore fatica a raggiungere i giri desiderati, fino a quando la VTG inizia ad aprirsi e si verifica l'aumento di coppia. Con una regolazione leggermente errata, un motore potrebbe comportarsi quasi normalmente in condizioni di bassa pressione in catene montuose, mentre sulla costa, con bel tempo, potrebbe non avere la minima spinta.

Nella fascia di giri media e alta, i motori con sistema VTG regolabile possono comportarsi in modo perfettamente normale, poiché in questa zona la geometria chiusa non ha alcun effetto.

Tra le impostazioni errate della fasatura variabile, esiste un intervallo relativamente ristretto di funzionamento ottimale ai bassi regimi, a cui il turbocompressore viene regolato in fabbrica.
L'attacco aperto di VTG è meno critico e, pertanto, non prevede possibilità di regolazione.


Con la lunghezza della barra VTG, si regola lo sfasamento regolatorio del circuito di controllo della pressione di sovralimentazione. Pertanto, ogni variazione nella lunghezza delle barre modifica la taratura del sistema di controllo della pressione di sovralimentazione.
Se la lunghezza dell'albero motore viene ridotta per ottenere una maggiore pressione di sovralimentazione, questo, a seconda della strategia di controllo programmata nella centralina motore (ECU), può avere un effetto più o meno significativo, ma aumenta il rischio di sovra giri quando si accelera a fondo, sottoponendo il turbocompressore e la guarnizione della testata a uno stress maggiore.
A causa della riduzione della lunghezza della valvola VTG, quest'ultima potrebbe non aprirsi completamente perché il corpo del turbocompressore raggiunge già il suo limite massimo. Di conseguenza, i giri del turbocompressore possono aumentare notevolmente, soprattutto nei motori modificati, fino a un punto in cui il turbocompressore stesso potrebbe danneggiarsi.
Allungando l'albero, si riducono i tempi di risposta, ma il motore tende a essere meno reattivo all'accelerazione, poiché la pressione di sovralimentazione aumenta più lentamente.
Inoltre, se la barra è regolata in modo errato, possono verificarsi vibrazioni periodiche, che si manifestano su un sistema LDA come un aumento e una diminuzione continua della pressione, anche quando il veicolo viaggia a velocità costante e l'acceleratore non viene toccato.


Il gentile lettore avrà ormai compreso che, in linea di principio, non ci sono motivi per modificare le impostazioni di fabbrica di un turbocompressore VTG, a meno che non vi sia il sospetto di una regolazione errata, sia essa avvenuta in fabbrica (il che sarebbe un caso eccezionale), oppure a causa delle modifiche apportate da un precedente proprietario.

Ogni rotazione dell'albero con estremità chiusa e della barra VTG modifica, tra le altre cose, la contropressione dei gas di scarico nella zona di carico parziale, e di conseguenza (oltre alla regolazione della pressione di sovralimentazione), altera anche il sistema di ricircolo dei gas di scarico (AGR).
È praticamente impossibile prevedere se, durante la guida, l'aumento della contropressione dei gas di scarico e l'aumento della pressione di sovralimentazione influiscano tendenzialmente sull'aumento o sulla diminuzione della quantità di gas di scarico ricircolati (EGR).
Fintanto che al minimo e a bassissimi regimi con una minima sollecitazione del motore, non viene ancora generata alcuna pressione di sovralimentazione, una VTG (Wastegate) più chiusa, con una conseguente maggiore contropressione dei gas di scarico, aumenta il tasso di EGR (ricircolo dei gas di scarico), il che si può osservare, ad esempio, nelle impostazioni di base del MWB 3 (o nella selezione a tendina dei motori più recenti) dopo aver modificato la posizione del fermo.
La quantità di emissioni aggiuntive che potrebbero rimanere dopo la correzione regolamentare effettuata dal sistema di gestione ambientale (MSG) non può essere prevista con certezza.
In generale, ogni modifica delle impostazioni del sistema di carica comporta anche il rischio che i condotti di aspirazione, situati a valle della valvola EGR (valvola EGR), si ostruiscano più rapidamente/in modo più significativo!


In caso di sospetto di un malfunzionamento del turbocompressore, è possibile utilizzare VCDS per verificare rapidamente, in modalità di impostazione predefinita del modulo 11 (o tramite menu a tendina per motori più recenti), se la turbina a geometria variabile (VTG) funziona correttamente e se la regolazione della pressione di sovralimentazione è corretta.
Durante questo processo, la valvola VTG viene commutata ogni circa 10 secondi tra le sue posizioni, e nel campo del valore impostato viene visualizzato "ON" (chiusa) o "OFF" (aperta).
Le centraline più recenti aumentano automaticamente il regime minimo a circa 1400 giri al minuto e compensano le fluttuazioni di giri causate dalle variazioni della pressione dei gas di scarico durante il passaggio della turbina a geometria variabile.
Il flusso di volume dei gas di scarico generato è sufficiente per creare una pressione di sovralimentazione di circa 100-200 mbar in sistemi funzionanti e con motore caldo, che può essere visualizzata come differenza tra il valore minimo e massimo sullo schermo di VCDS (o nei file di log). Questa differenza di pressione è il criterio di controllo effettivo.
Per questo test, il motore deve ovviamente fornire il normale flusso di gas di scarico, ovvero deve essere perfettamente funzionante in ogni sua parte, con fasature, regolazione della pompa, ecc. corrette.

Se il sistema MSG non aumenta il regime minimo di base del motore MWB 11 (o nella selezione a tendina dei motori più recenti), è possibile portare il motore a circa 1400 giri/min accelerando leggermente, anche se questo regime tende a fluttuare notevolmente a causa della pressione dei gas di scarico variabile.
A causa della diminuzione dei giri al minuto quando la turbina a geometria variabile (VTG) è chiusa, anche con i turbocompressori correttamente regolati, la differenza di pressione di sovralimentazione spesso risulta inferiore a 100 mbar, a meno che non si riporti manualmente i giri al minuto a circa 1400 rpm dopo ogni cambio di impostazione della VTG, cosa che però spesso non funziona altrettanto bene come con la regolazione automatica tramite il sistema di gestione del motore (MSG).
Pertanto, anche differenze di pressione al di fuori dell'intervallo specificato di circa 100-200 mbar possono essere raggiunte senza che il compressore debba essere necessariamente regolato in modo errato.
Inoltre, per quanto riguarda eventuali... Modificare le impostazioni del caricabatterie seguendo le seguenti istruzioni.


Poiché, nelle impostazioni predefinite, il sistema VTG viene azionato con la massima forza applicata dalla valvola di carico, è possibile che si verifichino bloccaggi meccanici, che però, durante il funzionamento, possono causare un comportamento di regolazione scadente, eccessive oscillazioni, ecc. In altre parole, un risultato di regolazione di base che rientra nei parametri previsti non significa automaticamente che il sistema di controllo della trazione funzioni perfettamente!
I morsetti meccanici possono essere fissati saldamente utilizzando una siringa medica di grandi dimensioni (da 60 ml o più, eventualmente fornita dal veterinario), aspirando lentamente l'aria dalla camera di caricamento o rilasciandola. Se il meccanismo VTG segue il movimento del pistone della siringa in modo irregolare o a scatti, allora il VTG o la camera sono bloccati.

Se la differenza di pressione di sovralimentazione, nelle condizioni di base a 1400 giri/min e con motore caldo, si discosta significativamente dai valori indicati di 100-200 mbar, allora o la corsa della turbina a geometria variabile è troppo piccola o troppo grande, oppure la pressione di sovralimentazione può fuoriuscire a causa di perdite, oppure il gruppo motore del turbocompressore è danneggiato o presenta un attrito eccessivo.

Per ulteriori verifiche o. Per la riparazione, si consiglia di seguire questo ordine.
1. Verifica della regolazione delle barre del VTG
Regola generale: con il motore in posizione di stazionamento, la molla di precarico dovrebbe spingere la leva del VTG con una forza leggera (circa 5-10 N) verso la posizione di apertura, ovvero l'asta e le giunture devono essere fissate dalla forza della molla e non devono risultare instabili. Premendo la barra VTG con i suddetti 5-10 N in direzione del contenitore, questa deve staccarsi dall'arresto e muoversi contro una forza elastica sempre più forte.
Se non fosse così: correggere la lunghezza delle barre di conseguenza. Una (successiva) regolazione fine può essere effettuata in base all'entità delle sovraelongazioni o delle deviazioni dalla norma, come indicato nei log VCDS (è consigliabile verificarlo a pieno regime nelle marce più alte).

2. Verificare il funzionamento dell'attuatore durante la commutazione nella configurazione di base.
Valore desiderato = circa 1 cm; all'estremità chiusa, il dispositivo di blocco (VTG) deve essere saldamente fissato dalla forza delle linguette.
Se non fosse possibile, misurare la pressione negativa più bassa nel corpo valvola (VTG), ad esempio con un sensore di pressione sottovuoto collegato tramite un raccordo a T: il valore minimo deve essere di 600 mbar di pressione negativa. Molti motori raggiungono già al minimo la pressione negativa massima sul corpo valvola, mentre altri la raggiungono solo durante l'accelerazione a bassi regimi. Se nei giri al minimo non si raggiungono i 600 mbar, si dovrebbe effettuare una breve prova su strada, con almeno una breve accelerazione da regime minimo.

Immediatamente all'uscita della pompa del vuoto, con il motore in funzione, devono essere presenti almeno 800 mbar di pressione negativa.

In caso di bassa pressione nel serbatoio o nella pompa: cercare e risolvere eventuali perdite nel sistema pneumatico (inclusi nel servofreno!), nonché restringimenti, se necessario. Sostituire la pompa.
Se solo che la valvola magnetica LD non riceve una pressione insufficiente nel collettore di aspirazione, allora anche questa valvola è sospetta! Per un controllo più approfondito, si dovrebbe temporaneamente collegare il tubo per la depressione al collettore di aspirazione direttamente all'interno del motore e verificare la pressione durante un'accelerazione a pieno carico in terza o quarta marcia. Osservare un regime di giri compreso tra circa 1100 e 4000 rpm durante la guida.
Regola generale: nel primo istante, la pressione negativa raggiunge il suo massimo, poi, con l'inserimento della spinta turbo, si verifica una diminuzione significativa (a seconda del regime motore, tra circa 1500 e 2000 giri al minuto) e, con l'aumentare del regime, la diminuzione continua, ma a un ritmo più lento.
Se il comportamento del vuoto è significativamente diverso, è probabile che la valvola magnetica LD sia difettosa; a meno che, nel log MWB11, non compaia nello stesso periodo un andamento corrispondente del rapporto di lavoro, ad esempio in caso di differenze tra valore desiderato e valore reale del LD dovute a un blocco del VTG o a problemi simili.

Se il mozzo VTG, nonostante una pressione sufficiente e un andamento regolare della pressione durante l'accelerazione, risulta troppo piccolo, è necessario verificare il corretto funzionamento della meccanica VTG, compreso il cilindro di carico (vedere sopra), e, eventualmente... Rimuovere il blocco o sostituire la batteria, se si riesce a trovarne una, dato che i tecnici della manutenzione dei caricabatterie generalmente non vendono più pezzi di ricambio.
Nei motori modificati, anche componenti della turbina a geometria variabile (VTG) possono essere deformati a causa di temperature dei gas di scarico eccessivamente elevate, rendendo impossibile la rimozione delle mollette. Allora, l'unica soluzione è un nuovo caricabatterie, e anche una migliore ottimizzazione, per evitare che anche quello si danneggi...


3. Se il sistema di controllo valvola (VTG) è completamente aperto e le valvole sono fissate saldamente su entrambi i lati, e se a circa 1400 giri/minuto non si raggiunge una differenza di pressione di sovralimentazione di 100 mbar (nonostante un motore integro, un condotto dell'aria di sovralimentazione sigillato, ecc.), allora è probabile che la regolazione della valvola di chiusura sia errata.
Se il valore di 200 mbar viene superato in modo significativo, la valvola di regolazione della tensione (VTG) si chiude eccessivamente. La causa potrebbe essere dovuta a una regolazione errata del sistema di bloccaggio, oppure la pressione esercitata nel tempo dalla vite potrebbe aver lasciato un'impronta sul leveraggio del VTG, spostando di conseguenza il bloccaggio.

Le officine VAG sono tenute, (al più tardi) a questo punto, a cedere e a sostituire il caricatore. Sembra che si ritenga impossibile realizzare una nuova procedura di collaudo per i sistemi di alimentazione chiusi, senza un banco di prova e un corso di formazione specifico, oppure che tale procedura sia talmente soggetta a errori da non voler assumersi le possibili conseguenze.
Quanto i motivi legali (valori delle emissioni) possano influenzare la funzione di ricircolo dei gas di scarico (EGR) a causa dei loro effetti, non è possibile valutarlo con certezza.

Tuttavia, poiché queste considerazioni non sono del tutto infondate, ecco un'ulteriore osservazione:
La regolazione della chiusura a scatto dovrebbe essere affrontata solo dopo aver escluso tutte le altre possibili cause di errore, a causa della sensibilità di questa impostazione.
Se la VTG viene chiusa eccessivamente a causa di una regolazione errata, non solo la contropressione dei gas di scarico può aumentare drasticamente (e, potenzialmente, la valvola EGR potrebbe essere spinta contro la sua molla), ma, a seconda della struttura e dello stato di usura del meccanismo della VTG, potrebbero verificarsi distacchi di componenti. Successivamente, le palette di direzione potrebbero ruotare in modo incontrollato e, in alcuni casi, potrebbero entrare in contatto con la turbina. In fabbrica, allora, volano le trucioli e il caricatore è completamente fuori uso!
Pertanto, la prima modifica del blocco deve sempre essere diretta a ridurre il valore totale di VTG, ovvero si deve avvitare la vite di circa 0,5-1 giro!

Per rendere evidenti le modifiche apportate alla tensione delle molle nei log di sistema, si consiglia di regolare sempre la vite di circa 0,5-1 giro e, solo per le ultime regolazioni, di procedere a piccoli incrementi.

Prima di ogni regolazione, è consigliabile registrare circa 3 cicli di commutazione nella configurazione di base e analizzare lo stato effettivo in termini di differenza di pressione e fluttuazioni di velocità durante la commutazione.
L'obiettivo della regolazione fai-da-te del sistema di aspirazione è ottenere una differenza di pressione di circa 100-150 mbar a motore freddo, con le minime possibili variazioni di giri al momento del passaggio tra le diverse fasi.
Con il motore caldo, la differenza di pressione è di circa 30 mbar superiore.
Avviare il VCDS con il motore spento e far funzionare il motore solo per brevi periodi, in modo che il turbocompressore non si surriscaldi troppo prima di procedere con ulteriori lavori.

Se la prima rotazione della vite di regolazione provoca una minore differenza di pressione, allora la valvola VTG non si chiude abbastanza -> la vite deve essere riavvitata, ma in nessun caso oltre la massima differenza di pressione (che, in condizioni normali, dovrebbe essere di 200 mbar o superiore e quindi comunque superiore al valore target di 100-150 mbar)!
Se la prima regolazione della vite di regolazione provoca differenze di pressione maggiori (e minori variazioni di giri durante il cambio del VTG), in precedenza, quando si accelerava, il motore doveva affrontare una contropressione dei gas di scarico eccessiva e l'assenza di sovralimentazione, come indicato sopra. Quindi, la vite deve essere avvitata completamente fino a raggiungere il valore desiderato di circa 100-150 mbar (superando la massima differenza di pressione!).

Per evitare che il bullone si allenti durante il funzionamento, la contromorsa dovrebbe essere serrata almeno leggermente prima di avviare il motore, e alla fine della regolazione, ovviamente, con la coppia di serraggio completa (secondo quanto indicato sulla chiave dinamometrica, poiché non esistono specifiche in merito al di fuori delle fabbriche produttrici...).

Chi desidera verificare come le modifiche alle impostazioni di carica influenzano il tasso di ricircolo dei gas di scarico (EGR), dovrebbe confrontare i log registrati prima e dopo le modifiche.
Certo, ecco la traduzione:

1. (Nessun testo fornito) Impatto della valvola EGR attiva sulla massa d'aria aspirata a motore al minimo: in questa condizione, il valore (basso) della massa d'aria è particolarmente interessante, in quanto mostra gli effetti senza l'intervento di una regolazione correttiva.
2. Motore in minimo a caldo e in funzione a basso carico (con un profilo di guida il più possibile simile), in questa fase è interessante osservare la differenza tra il valore desiderato e il valore reale della massa d'aria. Se, dopo la calibrazione, il valore reale rimane mediamente inferiore al valore desiderato rispetto a prima, è probabile che la reale portata del sistema EGR sia aumentata. Le corrispondenti depositi di sporco oleoso e nerastro nel collettore di aspirazione potrebbero eventualmente essere evitati tramite una modifica del sistema AGR.


Chiunque (indipendentemente da eventuali...). Problemi con il sistema EGR? Chi, pensando di aumentare la spinta sfruttando il turbocompressore, cerca di forzare l'apertura della valvola VTG, si troverà spesso deluso, a meno che il turbocompressore non sia completamente malfunzionante.
L'autore ha provato a regolare un sistema di sovralimentazione KKK su un motore ASZ da una pressione di 120 mbar (impostazione di fabbrica) a circa 190 mbar di differenza di pressione, con il motore caldo, ma l'auto ha continuato a tirare praticamente allo stesso modo (o male) come prima.
La differenza nei tassi di ricircolo dei gas di scarico (AGR) era ancora più evidente nella configurazione base del sistema di gestione del motore (MWB) 3 (cioè senza intervento di controllo): grazie alla valvola a farfalla (VTG) più chiusa, la quantità di gas di scarico ricircolata è aumentata di circa il 10%.
Durante il funzionamento a vuoto e in marcia, la deviazione rispetto al valore nominale non è risultata visibilmente modificata, ma questo risultato non può ovviamente essere automaticamente esteso ad altri motori.