Modernių hibridinių transporto priemonių varikliai evoliucionuoja kartu su jėgos agregatų elektrifikacija, todėl turbokompresoriams keliami vis griežtesni efektyvumo reikalavimai. Siekiant atitikti kuro sąnaudų reglamentus, inžinerinis dėmesys telkiamas į Miller ciklo taikymą, kintamą vožtuvų valdymą ir EGR (išmetamųjų dujų recirkuliacijos) sistemų optimizavimą. Tačiau esminis proveržis pasiekiamas ne tik optimizuojant variklio ciklus, bet ir geriau išnaudojant išmetimo pulsacijos (angl. exhaust pulsation) energiją turbinos pusėje.
Tradicinė turbinų inžinerija dažnai remiasi stacionaraus srauto modeliais, tačiau realioje eksploatacijoje turbina varoma stipriai pulsuojančių dujų srauto. Tyrimai, atlikti naudojant 1D simuliacijas ir nesandaraus srauto matavimus, atskleidė histerezės charakteristikas. Tai reiškia, kad momentinis turbinos našumas priklauso nuo to, ar pulsacijos ciklas yra „pripildymo“ (angl. Filling), ar „ištuštinimo“ (angl. Empty) fazėje. Pirmojoje pulsacijos pusėje srautas didėja greičiau nei slėgis, o antrojoje – slėgis krenta lėčiau nei srautas. Šis nuokrypis nuo kvazi-stacionarios būsenos lemia energijos nuostolius, kuriuos galima sumažinti optimizuojant turbinos sraigto (angl. scroll) geometriją.
Tradiciniai turbinų sraigtai pasižymi tiesiniu A/R (skerspjūvio ploto ir spindulio santykio) mažėjimu. Inžinerinė naujovė – netiesinis A/R sraigtas, kurio tūris yra sumažintas, kartu išlaikant tas pačias stacionaraus srauto charakteristikas. Šis dizainas tiesiogiai veikia absoliutų išėjimo srauto kampą (parametras α). Mažesnis sraigto tūris leidžia efektyviau slopinti masės srauto histerezę, todėl turbina greičiau reaguoja į pulsacijas. Atlikus CFD analizę (naudojant ANSYS CFX su SST turbulencijos modeliu), nustatyta, kad netiesinis A/R dizainas padidina ciklo vidutinį efektyvumą apie 1.3%, daugiausia dėl padidėjusio turbinos sukimo momento.
Technologijos efektyvumas buvo patikrintas naudojant 1.6 litro darbinio tūrio benzininį variklį (88 mm eiga, 76 mm cilindro skersmuo, suspaudimo laipsnis 9.5:1). Bandymų metu turbina su 43 mm rotoriumi ir 11 menčių buvo testuojama įvairiais režimais:
Sumažėjęs turbinos įėjimo slėgis ne tik padidina turbinos našumą, bet ir sumažina variklio siurbimo nuostolius (angl. pumping losses), o tai yra kritiškai svarbu hibridinių sistemų efektyvumui, ypač dirbant su aukštu EGR lygiu dalinių apkrovų režime.
Svarbu atkreipti dėmesį į turbokompresoriaus rotoriaus ašinio laisvumo (angl. *axial play*) kontrolę. Naudojant netiesinius A/R sraigtus, dėl dinamiškesnio išmetimo dujų slėgio kintamumo, turbinos guolių mazgas patiria didesnius cikliškus apkrovimus. Serviso metu rekomenduojama naudoti tikslius matavimo prietaisus, pavyzdžiui, „Mitutoyo“ indikatorius, siekiant įsitikinti, kad ašinis laisvumas neviršija 0,05–0,08 mm ribos, o radialinis laisvumas išlieka tolerancijos rėmuose pagal gamintojo specifikacijas (pvz., „Garrett“ G-serijos turbinoms).
Hibridinėse sistemose dažnai pasitaikantis tepalo koksavimas (angl. *oil coking*) turbinos guolių korpuse yra susijęs su dažnais variklio sustojimo ir įsijungimo ciklais. Siekiant apsaugoti turbinos veleną, būtina naudoti aukštos kokybės sintetinius alyvos produktus, atitinkančius „ACEA C3“ arba griežtesnius standartus, ir laikytis griežtų aptarnavimo intervalų. Rekomenduojame patikrinti alyvos padavimo magistralę (detalės numeris, pvz., 04E-145-705-AN), kad joje nebūtų susidariusių nuosėdų, trikdančių tepalo cirkuliaciją prie turbinos guolių.
Elektroninių pavarų (angl. *actuator*) kalibravimas yra kritinis veiksnys užtikrinant tikslų kintamo sraigto valdymo reakcijos laiką. Naudojant originalią diagnostinę įrangą (pvz., VCDS arba ODIS), būtina atlikti „Wastegate“ arba kintamos geometrijos (VNT) aktuatoriaus adaptaciją po kiekvieno turbinos išmontavimo ar remonto. Netinkamai sukalibruota pavara sukelia nepageidaujamus slėgio šuolius, kurie per trumpą laiką sugadina turbinos menčių mechanizmą bei padidina variklio valdymo bloko klaidos tikimybę (DTC kodai, susiję su „Boost Pressure Control Deviation“).
Netiesinės A/R spiralinės geometrijos įgyvendinimas žymiai pakeičia dujų dinamikos ribines sąlygas turbinos korpuse, ypač sąveikaujant su impulsų konversijos kolektoriais. Netiesiniu būdu keičiant skerspjūvio plotą, konstruktorius gali efektyviai valdyti išmetimo takto „pripildymo“ ir „ištuštinimo“ fazes, taip atskirdamas slėgio bangos sklidimą nuo rotoriaus mentės prasilenkimo dažnio. Šis specifinis dizainas leidžia atsirasti slėgio impulsų faziniam poslinkiui jam keliaujant link purkštukų žiedo, taip sumažinant parazitinį darbą, dažnai susijusį su atgalinio slėgio šuoliais tradicinėse spiralėse. Aukštos klasės taikomuose sistemose, tokiose kaip BorgWarner EFR arba Garrett G-Series architektūros, ši optimizacija leidžia turbinai išlaikyti didesnius išsiplėtimo santykius Millerio ciklo pereinamosiose fazėse, kai įleidimo vožtuvo uždarymo (IVC) laikas sąmoningai atidedamas, siekiant padidinti šiluminį efektyvumą žemesnių efektyvaus suspaudimo santykių sąskaita.
Kalbant apie aukšto dažnio pulsavimo sistemų mechaninę vientisumą, guolių korpuso aplinka – konkrečiai Centrinio korpuso sukamoji mazgas (CHRA) – reikalauja griežto šilumos valdymo. Hibridiniuose pavaros sistemose dažnas terminis ciklas, sukeltas start-stop įvykių, padidina riziką, kad alyva koksos vidiniuose alyvos kanaluose, dažnai pasireiškiant apribotu tiekimo linijos 04E-145-705-AN srautu. Technikai turėtų teikti pirmenybę tepalams, atitinkantiems ACEA C3 arba griežtesnius VW 504 00/507 00 standartus, kurie yra sukurti atlaikyti šlyties jėgas ir aukštas temperatūras, būdingas modernioms, mažo darbinio tūrio, didelio slėgio priverstinio įsiurbimo sistemoms. Tikrinant turbokompresorių dėl artėjančio gedimo požymių, standartinė procedūra yra radialinio ir ašinio tarpų patikra naudojant kalibruotą indikatorių; ypač, reikia užtikrinti, kad radialinis laisvumas liktų gamintojo nurodytose leistinose ribose – paprastai 0,10–0,15 mm – nes bet koks per didelis tarpas leis kompresoriaus ratui liestis su korpusu, sukeliant katastrofišką gedimą dideliu greičiu.
Elektroninio aktuatoriaus, tokio kaip VNT (kintamo antgalio turbinos) sistemų aktuatorių, kalibravimas turi būti atliekamas tiksliai naudojant gamyklinius įrankius, tokius kaip VCDS arba ODIS, kad būtų užtikrinta, jog aktuatoriaus eiga tiksliai koreliuoja su Engine Control Module (ECM) prašymu pagal žemėlapį. Netinkamai atlikus adaptaciją po turbokompresoriaus arba aktuatoriaus pakeitimo, dažnai atsiranda „Slėgio perteklius suvaldymo nuokrypis“ (dažnai susijęs su diagnostiniu kodu P0299), nes ECM vidiniai paieškos lentelės tikisi specifinio įtampos-mentelių padėties atitikimo. Adaptacijos proceso metu diagnostikos įrankis inicijuoja aktuatoriaus mechanizmo apėjimą, leisdamas reguliatoriui išmokti purkštukų žiedo mechaninius ribinius sustojimus. Jei aktuatorius (pvz., Hella tiekiami išmanieji aktuatoriai, dažnai naudojami VAG sistemose) praneša diapazoną, neatitinkantį kalibruotos bazinės linijos, atsirandantis slėgio vėlavimas arba perviršio sąlyga pakenks hibridinės pavaros sistemos degalų efektyvumo tikslams, nes variklio valdymo sistema bus priversta pereiti į apribotą avariniu režimą, kad apsaugotų pavaros sistemą nuo viršslėgio sukeltos žalos.