Šiuolaikinėje automobilių pramonėje vienas didžiausių iššūkių yra CO2 emisijų mažinimas ir bendro variklio naudingumo koeficiento didinimas. Vidaus degimo variklio (VDV) išmetamosios dujos turi energijos kiekį, prilygstantį maždaug trečdaliui kuro cheminės energijos. Šios liekamosios energijos panaudojimas tiesiogiai koreliuoja su kuro sąnaudų mažėjimu ir papildomos elektros galios generavimu laive.
Turbo compounding yra procesas, kurio metu išmetamųjų dujų turbina naudojama ne tik įsiurbiamam orui suspausti, bet ir papildomai galiai perduoti į alkūninį veleną arba generatorių. Literatūroje išskiriamos dvi pagrindinės rekuperacijos kryptys:
Hibridinio turbokompresoriaus sprendimas reikalauja specifinių inžinerinių sąlygų. Sistema privalo užtikrinti stabilų darbą prie itin aukštų sūkių, siekiančių 100 000 – 200 000 rpm. Integruotas generatorius yra suprojektuotas generuoti iki 5,50 KW elektros galią, neprarandant pagrindinių turbinos charakteristikų. Modeliavimui naudojama AVL BOOST (arba AVL modelio) programinė įranga, leidžianti įvertinti energijos balansą pagal masės tęstinumo (Mass continuity) ir energijos tvermės lygtis.
Analizuojant sistemą, remiamasi pilna šiluminio balanso lygtimi: Q = Qe + Qw + Qg + Qn + Qr, kur:
Hibridinio agregato konstrukciją sudaro keturios pagrindinės grupės: klasikinis turbokompresorius (kompresorius, turbina, alyvos siurblys), išorinis velenas, pavarų dėžė su cilindriniais krumpliaračiais (dažnai naudojamas 1:4 santykis sūkiams sumažinti) ir aukštų sūkių alternatorius. Kadangi alternatorius generuoja šilumą dėl trinties ir magnetinių nuostolių, būtina integruoti savarankiško aušinimo sistemą (self-cooling design). Tokios sistemos kaip Rankine ciklas (Rankine cycle) ar Stirlingo variklis (Stirling engine) taip pat yra tiriamos kaip alternatyvos, tačiau hibridinis turbokompresorius pasižymi geresniu galios ir masės santykiu.
Hibridinių turbokompresorių, tokių kaip „Garrett E-Turbo“ serija ar „BorgWarner“ elektrinės pagalbinės sistemos, eksploatacijos metu kritinį vaidmenį vaidina kintamosios geometrijos turbinos (VGT) mentelių mechanizmas. Dėl aukštų darbinių temperatūrų kyla didelė alyvos koksacijos (oil coking) rizika guolių korpuso kanaluose, todėl privaloma griežtai laikytis alyvos keitimo intervalų naudojant tik gamintojo specifikacijas atitinkančias sintetines alyvas su aukštu terminio stabilumo rodikliu. Profesionalūs diagnostikos įrankiai, pavyzdžiui, „Bosch ESI[tronic]“, leidžia atlikti tikslią VGT pavaros (actuator) kalibraciją, kuri yra būtina, siekiant išvengti „boost creep“ efekto ir užtikrinti sklandų elektroninio valdymo bloko (ECU) ir turbinos sąveiką.
Techninės priežiūros metu būtina atidžiai tikrinti ašinį (axial play) ir radialinį veleno laisvumą, kadangi hibridinio bloko rotoriui tenkančios apkrovos yra ženkliai didesnės nei standartiniuose turbokompresoriuose. Pavyzdžiui, naudojant specifinius remonto komplektus (rebuild kits), kaip „Melett“ serijos komponentai, privaloma užtikrinti itin tikslų dinaminį balansavimą, viršijantį 200 000 rpm ribą, nes net minimali disbalanso paklaida sukelia vibraciją, kuri negrįžtamai pažeidžia integruotą generatoriaus rotorių ir statoriaus apvijų izoliaciją.
Papildomas dėmesys privalo būti skiriamas elektroninio valdymo moduliui (PCM/ECM), kuris reguliuoja hibridinės turbinos veikimą per CAN-bus tinklą. Dažniausiai pasitaikantys sutrikimai yra susiję su „actuator“ kalibravimo praradimu arba korozija jungčių kontaktuose, kas sukelia diagnostinius klaidos kodus (pvz., P0045 ar P0299). Ekspertinė patikra apima visos valdymo grandinės elektrinių parametrų matavimą osciloskopu, siekiant įsitikinti, ar nėra įtampos šuolių, kurie galėtų pažeisti integruotą galios elektroniką (power electronics module) ir sutrikdyti energijos rekuperacijos procesą.
Kintamo vandenkalio antgalio (VGN) mazgo tikslus kalibravimas yra kritiškai svarbus didelės galios turbokompresorių sistemose, nes per didelė mentelių trintis – dažnai sukelta suodžių kaupimosi – sukelia netaisyklingas įsiuvimo slėgio svyravimus. Technikai privalo naudoti specifines diagnostikos sąsajas, tokias kaip BorgWarner VNT aktyvatoriaus diagnostikos įrankis (p/n 5900-710-0002), kad patikrintų pulso pločio moduliacijos (PWM) signalo vientisumą, palyginti su ECU nurodyta padėtimi. Atliekant VGT kapitalinį remontą, mentelių nešiklio plokštė turi būti apžiūrėta dėl šiluminės deformacijos arba trinties dėvėjimosi ant ašies kaiščių; privaloma naudoti aukštos temperatūros molibdeno disulfido sauso sluoksnio tepalus surinkimo metu, kad būtų sumažintas sukibimas aukštos temperatūros išmetimo kolektoriaus aplinkoje. Jei VGT mechanizmas užstringa, kylantys atgalinio slėgio šuoliai kelia pavojų turbinos rato struktūriniam vientisumui ir gali sukelti šiluminio įtempimo įtrūkimus turbinos korpuso spirale, ypač agregatuose, naudojančiuose Ni-Resist arba didelio silicio molibdeno lydinio liejinius.
Detroit Diesel DD15/DD16 sistemų pavyzdžiu, turbokompresorių pavarų dėžių mechaninis sujungimas reikalauja griežto dėmesio hidrodinaminiam sujungimui ir planetinių pavarų rinkiniams. Šie agregatai naudoja skysčio jungtį, kad perduotų kinėtinę energiją iš galios turbinos į pavarų dėžę, o nepriežiūra stebint alyvos srautą į šią jungtį lemia kavitacijos sukeltą turbinos menčių duobėjimąsi. Aptarnaujant šias pavarų dėžes, privalomas tikslus tarpveiksmio (angl. backlash) matavimas naudojant palyginimo laikrodį – paprastai palaikant 0,05 mm ir 0,08 mm toleranciją – siekiant išvengti aukšto dažnio pavarų kaukimo ir vėlesnio danties nuovargio. Nesilaikant šių tarpų, atsiranda destruktyvios harmonikos, rezonuojančios per pagrindinius alkūninio veleno guolių žurnalus, galinčios pakenkti pagrindiniam alyvos sluoksniui ir sukelti katastrofišką variklio gedimą dėl pagreitėjusio švaistiklio guolių dėvėjimosi.
Kalbant apie elektros energijos gamybos pusę, hibridiniai turbokompresoriai, tokie kaip Garrett E-Turbo serija, yra jautrūs gedimams integruotose statoriaus apvijose, kuriuos sukelia dielektrinės izoliacijos šiluminė migracija. Diagnozuojant P0299 arba P0045 DTC, susijusį su šiomis sistemomis, technikai turėtų pirmiausia naudoti didelės raiškos osciloskopą, kad analizuotų trijų fazių AC generatoriaus išvestį prieš lygintuvą, užtikrindami, kad bangos forma būtų švari ir be trumpalaikių šuolių. Bet koks statoriaus apvijų spalvos pasikeitimas rodo lokalizuotą perkaitimą, dažnai susijusį su aušinimo skysčio srauto gedimu galios modulyje arba netinkamai veikiančiu bešepetėliu nuolatinės srovės (DC) variklio valdikliu. Be to, privaloma užtikrinti, kad elektros laidų jungtys būtų apdorotos dielektriniu tepalu ir tinkamai sujungtos (angl. indexed), nes net menkas pasipriešinimo padidėjimas jungčių taškuose gali priversti Galios Elektronikos Modulį (PEM) pereiti į saugų apsaugos režimą, išjungiant energijos rekuperaciją ir grąžinant variklį prie nekompensuojamo veikimo žemėlapio.