Didėjanti mažo anglies dioksido kiekio politikos tendencija įpareigoja variklių gamintojus ieškoti inovatyvių sprendimų. Vienas iš tokių sprendimų – 2-takto ašinis priešpriešinių stūmoklių variklis (angl. axially opposed-piston engine – aOP). Šio tyrimo centre yra Pamar 4 prototipas, pasižymintis unikalia cilindrų konfigūracija, kurioje cilindrų ašys yra lygiagrečios išėjimo velenui. Tradicinį alkūninį mechanizmą čia pakeičia švytuojančios plokštės (wobble-plate) mechanizmas, blokuojamas kūginės pavaros, kas leidžia dramatiškai sumažinti stūmoklių šoninę jėgą ir mechaninius trinties nuostolius.
Variklio našumui optimizuoti panaudotas kintamos geometrijos turbokompresorius (VTG) Garrett GTD1752VRK, turintis keraminius guolius. Eksperimentinis stendas leido realiu laiku keisti VTG mentelių padėtį varikliui veikiant. VNT (Variable Nozzle Turbine) technologija leidžia tiksliai derinti išmetamųjų dujų greitį ir slėgį prieš turbinos ratą, prisitaikant prie kintančių Pamar 4 apkrovos sąlygų. Nustatyta, kad optimalus mentelių uždarymas žymiai pagerina įsiurbimo slėgį ir oro masės srautą, o tai yra kritiška 2-takčių variklių uniflow tipo prapūtimui.
Tyrimas atskleidė, kad bazinis Pamar 4 variklio šiluminis naudingumo koeficientas (BTE) su fiksuoto srauto turbina siekė 49,2 %. Tačiau, aktyvavus VTG valdymą aukštos apkrovos sąlygomis, BTE pakilo iki įspūdingų 51,2 %. Tokie rezultatai pasiekti dėl sumažinto šilumos perdavimo per degimo kameros sieneles (adiabatinė elgsena) ir efektyvaus waste-heat rekuperavimo. Be to, sferiniai guoliai leido sistemai atlaikyti maksimalų 28,73 MPa slėgį cilindre.
„Garrett GTD1752VRK“, konkrečiai variantas 819976-5021S, turintis pažangų sUTA (išmanųjį universalų turbokompresoriaus pavarą), integravimas į „Pamar 4“ architektūrą reikalauja tikslaus VNT (reguliuojamos geometrijos turbinos) mentelių kinematikos valdymo, siekiant suvaldyti didelę aOP (opozicinių stūmoklių) varikliams būdingą išmetamųjų dujų entalpiją. Skirtingai nuo įprastinių 4 taktų pritaikymų, kur išmetamieji impulsai išsiskiria per kolektorių, „Pamar 4“ uostų laikas reikalauja, kad sUTA atliktų greitus, didelės raiškos mentelių kampo reguliavimus per valymo (scavenging) impulsą, kad būtų išvengta turbinos šuoliavimo (surge) ir sumažintas per didelis atgalinis slėgis. Nesugebėjus sukalibruoti pavaros PWM (impulso pločio moduliacijos) signalo pagal specifinę opozicinių stūmoklių ciklo apkrovos ir greičio žemėlapį, susidarys terminis pabėgimas (thermal runaway) turbinos mentelių tvirtinimo taškuose, o tai sukels suodžiais užsikimšusį kintamosios geometrijos mechanizmą – tai gedimo būdas, dažnas esant mažai emisijai ir didelio BMEP (vidutinio efektyvinio slėgio) darbinėms sąlygoms.
Kalbant apie konstrukcinį tvirtumą, GTD serijos keraminių rutulinių guolių kasetė, nors ir pranašesnė slopinant alyvos virpėjimą (oil-whip) esant 220 000 aps./min., reikalauja specializuotos sintetinės tepimo strategijos, siekiant išvengti alyvos kokimo (coking) ties guolių korpuso sąsaja. „Pamar 4“ varikliams būdingos aukštos degimo temperatūros, siekiančios 28,73 MPa maksimalų slėgį cilindre, sukelia didelį šilumos nuostolį per turbinos veleną. Serviso inžinieriai turi užtikrinti, kad alyvos grąžinimo intervalas ir srauto greitis atsižvelgtų į padidintą valymo slėgį, nes bet koks alyvos klampumo pablogėjimas lems **ašinį laisvumą** (axial play), viršijantį vardinį 0,05 mm – 0,10 mm slenkstį. Kompresoriaus rato dinaminio tarpelio matavimas santykyje su korpusu, kuris paprastai palaikomas griežtomis tolerancijomis, siekiant užtikrinti oro užkrovimo tankį, yra labai svarbus siekiant išlaikyti pastebėtą 51,2 % BTE (efektyvumo) ir išvengti katastrofiško sąlyčio keičiantis apkrovai.
Siekiant užtikrinti ilgalaikį patikimumą šioje konfigūracijoje, techninės priežiūros protokolai turi būti pakeisti iš standartinės vizualinės apžiūros į griežtą sUTA pavaros padėties jutiklio grįžtamojo ryšio kilpų skaitmeninę diagnostiką. Atsižvelgiant į specifinę „Pamar 4“ valymo dinamiką, bet koks VNT padėties duomenų dreifas gali žymiai pakeisti įleidimo-išmetimo uostų slėgių skirtumą, tiesiogiai paveikti **vienpusio valymo** (uniflow scavenging) efektyvumą ir padidinti kietųjų dalelių nusėdimą turbinos rato mentelėse. Naudojant diagnostikos įrankius **„pavara paleidimo testui“** (actuator sweep test) atlikti, užtikrinama, kad mentelių mazgas išlaikytų visą judesių diapazoną be mechaninės histerezės. Be to, būtina patikrinti, ar nėra **kavitacijos** ar duobių (pitting) turbinos rato galinėse briaunose, nes didelio greičio, didelio tankio išmetamųjų dujų srautas aOP konfigūracijoje gali pagreitinti eroziją, jei oro ir degalų mišinio žemėlapis nukrypsta nuo optimizuotos būsenos.
Pamar 4 priešstūmių variklio šalinimo ciklo optimizavimas reikalauja gilaus „Garrett GTD1752VRK“ mentės profilio ir aerodinaminės sąveikos su vienpusio šalinimo impulsais supratimo. Turbinos korpusas, specialiai suprojektuotas atlaikyti aukštos entalpijos išmetamąsias dujas, naudoja aukštai temperatūrai atsparią lydinio medžiagą, kuri neleidžia termiškai deformuotis kintamos geometrijos purkštuko (VGN) žiedui. Eksploatacijos metu sUTA (išmanusis universalus turbokompresoriaus pavara) turi būti sukalibruotas pagal nurodytą darbo ciklą; nestabilūs PWM signalai sukelia „mentelių virpėjimą“ žemomis apsukomis, sukeldami slėgio skirtumo nestabilumą tarp cilindrų angų. Techninės priežiūros specialistai turėtų naudoti aukšto dažnio oscilografus, kad patikrintų pavaros Hall efekto jutiklio grįžtamąjį ryšį, užtikrindami, kad mentelės padėties nuokrypis visoje apkrovos diagramoje liktų mažesnis nei 0,5 laipsnio. Bet koks nuokrypis, viršijantis šią ribą, sutrikdo kritinę įsiurbimo-išmetimo sinchronizaciją, sukeldama atgalinio srauto sąlygas, kurios užteršia įsiurbiamą mišinį degimo likučiais.
Šios didelės apkrovos pritaikymo keraminių rutulinių guolių kasetės ilgaamžiškumas labai priklauso nuo alyvos kokso susidarymo valdymo turbinos pusės šilumos skydelyje. Kadangi „Pamar 4“ generuoja ekstremalų šilumos įsisotinimą veikiant nuolat aukštu BMEP (vidutiniu efektyviuoju smūgiu), standartiniai alyvos klampumo rodikliai (pvz., SAE 5W-30) gali pasirodyti nepakankami, rizikuojant guolių išankstinio įtempimo (preload) degradacija. Inžinieriai turėtų stebėti **ašinį laisvumą** naudodami mikrometrinį indikatorių, sukalibruotą 0,001 mm raiškai; jei išmatuotas **ašinis tarpas** viršija 0,10 mm ribą, tai rodo pradinį guolio žiedo nuovargį. Be to, turbinos rato mazgas turi būti apžiūrėtas dėl „galiuko erozijos“ – gedimo būdo, kurį sukelia didelio greičio dalelių poveikis, būdingas „Pamar 4“ aukšto slėgio šalinimo procesams. Jei pastebima sparnuotės (blisk) priekinės briaunos duobėjimo požymių, turbokompresorių būtina pakeisti atnaujintu 819976-5021S pagrindu, siekiant išvengti katastrofiško mentės atsiskyrimo.
GTD1752VRK profilaktinė priežiūra šioje specifinėje aOP architektūroje reikalauja pereiti prie prognozuojamos diagnostikos, sutelkiant dėmesį į kompresoriaus rato ir korpuso tarpą. Atsižvelgiant į griežtus GTD serijos gamybos tolerancijas, net menkas terminės plėtimosi sukeltas kontaktas gali sukelti „mentelių galiukų trynimąsi“, kuris sukuria karščio pažeidžiamas zonas ir pablogina turbokompresoriaus gebėjimą palaikyti 51,2% BTE (naudingumo koeficientą). Technikai turi atlikti privalomą „vakuumo nuotėkio testą“ VNT vakuuminio pavaros cilindro atveju – jei naudojama su rankiniu valdymu – arba „CAN-magistralės ryšio patikrinimą“ sUTA, siekdami užtikrinti, kad **kintamos geometrijos sujungimas** nestringa dėl sausų suodžių kaupimosi. Rekomenduojamas periodiškas purkštuko žiedo mechanizmo valymas aukštos temperatūros aerozoliniais tirpikliais kas 15 000 km, siekiant pašalinti sukietėjusius alyvos nuosėdas, trukdančias mentelių judėjimo diapazonui, taip apsaugant variklio gebėjimą pasiekti maksimalų **paskatinimo slėgį** be sukeliamojo srauto (surge) ar per didelio atgalinio slėgio.