Turbo 940

Veel 'buitenstaanders' zien de oudere Volvo's vooral als enigszins lompe, vierkante werkpaarden. Als je dan vertelt dat er een turbomotor in zit kan men een licht gegniffel vaak niet onderdrukken. Maar het is echt waar; er zijn miljoenen Volvo's gemaakt met een turbo. De onverwoestbare viercilinder B2xx redblocks bleken het er bijzonder goed mee te doen en de 740 turbo's waren er in hun tijd serieus snel mee. In de jaren 90 heeft de turbo de leveringsduur van het, in de basis hoogbejaarde, redblock nog wat verlengd; de laatste serie 940 (vanaf modeljaar 1996) is alleen met turbo geleverd.

Mocht je niet bekend zijn met de werking of opbouw van de turbo dan kun je beter eerst de pagina met turbo-theorie lezen voordat je hier verder gaat.

Mitsubishi TD04H-13C

Volvo heeft in de 700/900 serie turbo's van Garret en Mitsubishi gemonteerd. Eén van de meest gebruikte, en nu nog in omloop zijnde, is de Mitsubishi TD04H-13C, waar het op deze pagina verder over gaat. Deze zit o.m. in de 940 van modeljaar 1995 t/m 1998.

* Geleverd voor markten waar op basis van motorinhoud wegenbelasting betaald moest worden (origineel dus niet in NL)

N.b.: De 'F' staat bij Volvo voor motoren met katalysator. Bovenstaande motoren zijn voor sommige markten ook zonder katalysator geleverd en hebben dan een 'G' i.p.v. een 'F' in de type-aanduiding.

De TD04H-13C is een kleine turbo, waardoor hij al bij een relatief laag toerental druk begint te leveren. Hij zorgt hierdoor 'ongemerkt' voor een behoorlijke toename van vermogen en koppel t.o.v. dezelfde motor zonder turbo. De onderstaande grafiek illustreert dat:

Bij de low-pressure turbomotor B230FK is de laaddruk opzettelijk beperkt zodat deze werkt zonder de kenmerkende 'turbo-duw' in de rug. Volvo legde bij de introductie van deze motor dan ook de nadruk op 'rijgemak' en zuinigheid, en niet op 'prestaties'. De B230FK werd ook niet als turbomotor gepresenteerd, maar als 'komfortmotor' (vandaar de 'K' in de type-aanduiding). Naar verluid mochten de verkopers niet eens (ongevraagd) melden dat het een turbomotor was omdat dit niet bij het imago van de beoogde doelgroep zou passen. Auto's met deze motor hadden ook geen turbodrukmeter in het dashboard. In sommige landen (niet in NL) wel een economymeter die precies hetzelfde werkt, maar alleen een andere wijzerplaat heeft. Zie hieronder het verschil:

De B230FT, dezelfde motor maar met een hogere turbodruk, werd gericht op een iets sportievere doelgroep, mocht derhalve wel 'turbo' heten en kreeg ook de turbodrukmeter mee.

Onderdelen

Hieronder zie je een TD04H-13C met de verschillende componenten erop aangegeven (de foto is enigszins van onderaf genomen, t.o.v. hoe de turbo in de auto gemonteerd zit):

1. uitlaatspruitstuk
2. turbinegedeelte (uitlaat)
3. compressorgedeelte (luchtinlaat)
4. uitlaatgassen - vanaf uitlaatspruitstuk
5. uitlaatgassen - naar uitlaat (downpipe)
6. aangezogen lucht - vanaf luchtfilter
7. gecomprimeerde lucht - naar intercooler
8. Compressor Bypass Valve (CBV, deceleratieklep)
9. vacuumleiding vanaf inlaatspruitstuk - aansturing CBV
10. Waste Gate Actuator (WGA)
11. drukslang t.b.v. WGA
12. WGA-stang
13. wastegate-as
14. aansluiting olieaanvoerleiding (de leiding zelf is eraf)
15. koelvloeistof aanvoer (vanaf slang tussen expansietank en radiateur)
16. koelvloeistof retour (naar waterpomp via onderste radiateurslang)

Op de foto zitten een paar dingen buiten het zicht: De aansluiting van de koelvloeistofaanvoer (recht tegenover die van de koelvloeistofretour - 16) en de olieretour-aansluiting (recht tegenover olieaanvoer - 14).

Het enige verschil tussen de LPT en HPT TD04H-13C is dat op de HPT-variant een WGA zit met een zwaardere veer, die dus pas bij hogere druk in het comperssor-gedeelte (0,65 vs. 0,35 bar) opent.

Op de vorige foto niet benoemd en ook niet goed zichtbaar is het hart van de turbo, de Central Housing and Rotating Assembly (CHRA):

Dit is feitelijk de kale turbo zonder het turbine- en compressorhuis. Links het turbinewiel (uitlaatzijde), rechts het compressorwiel.

Hier een plaatje van het turbinehuis vanaf de achterkant:

Je ziet de uitlaat (downpipe) zijde met de waste-gate en de WG-klep, die nu dus open staat. Rechtsonder het asje waarmee de WGA de WG bedient.

En dit is de CBV (Comperssor Bypass Valve), losgemaakt van zijn plekje:

Controles en onderhoud

N.B.: De turbo wordt (snel) erg heet, dus bij warme motor kun je niet aan de turbo werken!

• Controleer regelmatig of alle aansluitingen vast zitten, ook die van de kleine vacuüm- en drukslangetjes.
• De downpipe zit met drie moeren aan de turbo geschroefd. Deze moeren willen wel eens wat loslopen. Controleer deze verbinding dus regelmatig.
• Zonder iets te demonteren kun je checken of de waste-gate nog werkt; het WGA-stangetje is normaal gesproken met de hand te bedienen, je moet hem in de richting van de waste-gate kunnen bewegen, naar achter dus. Je ontmoet dan wel weerstand van de WGA-veer; bij een LPT kun je die nog wel met indrukken, bij een HPT gaat het veel zwaarder.
• Wanneer je de WGA-stang even los maakt van het waste-gate asje, kun je de waste-gate met de hand bedienen. Dit moet nagenoeg weerstandloos zijn. Eventueel kun je dit asje smeren door er wat keramisch (hittebestendig) vet tussen te spuiten. Gewoon vet haalt hier niets uit, want dat verbrandt meteen.
• De WGA kun je testen door er druk op te zetten, b.v. met een fietspomp met manometer. Deze sluit je aan op de WGA i.p.v. het drukslangetje. De druk die je er op zet (ga niet hoger dan +/- 1 bar), moet blijven staan. Is dat niet het geval dan is hij lek.
• De CBV kun je testen door er vacuüm op te zetten: Haal het slangetje van de CBV, sluit er een vacuümpompje met meter op aan en pomp een onderdruk. Als de druk verloopt is het membraan lek. Als je geen vacuümpomp hebt, kun je ook proberen om de in- of uitgang van het compressorhuis af te doppen en op de één of andere manier druk op de andere kant te zetten. Verdwijnt die druk, dan kan dat alleen via het CBV-membraan zijn en is deze dus lek.

Laaddruk controleren

Let op: de motor moet 'werken' voordat de turbo druk opbouwt. Als je met de auto stilstaand gewoon gas geeft zul je de turbodruk nauwelijks zien stijgen.

Als doet-het-zelvert test je de werking van de turbo dus rijdend:

• Zoek een leeg en recht stuk weg.
• Versnellingsbak in zijn 3, bij een automaat even de pook op stand '2' zetten.
• Ga 30 à 40 km/u rijden.
• Toerental ongeveer 1500 t/min.
• Trap nu het gaspedaal helemaal onderin en houdt het daar. Niet opschakelen (vandaar dus automaat in 2)!
• Vanaf 2000 t/min begint de turbo mee te doen en vanaf 2500-3000 t/min moet hij maximaal blazen (moet ik nog eens preciezer bekijken). Vooral bij een HPT zul je op een zeker moment ook een goede duw in de rug voelen, alsof er gas wordt bijgegeven. Dit effect is overigens enigszins verslavend (woehoe!) als je er gevoelig voor bent...
• Boven de 4500 t/min gebeurt er niet veel bijzonders meer en kun je dus weer van het gas af.

Mijn ervaring met de standaard turbodrukmeter van een 940 (die onder de toerenteller) is dat 0,35 bar (LPT) ongeveer 2/3 van de schaal is en 0,65 bar (HPT) ongeveer 3/4. Verder heb je voor diagnose of afstelling niet zoveel aan de standaard meter omdat die geen schaalverdeling heeft. Je ziet dus alleen dat de turbo 'iets' doet. Vóór het midden is onderdruk, dus stationair of laag toerental. Wanneer de motor uit staat, staat de wijzer precies in het midden tussen het zwarte en witte gedeelte van de schaal, hij geeft dan gewoon de druk van de buitenlucht weer.

Als je preciezere informatie wilt, of wilt gaan spelen met de turbodruk (zie onderaan de pagina) dan kun je beter een losse turbodrukmeter met schaalverdeling monteren, al dan niet tijdelijk. Houd er wel rekening mee dat de druk normaal gesproken wordt gemeten in het inlaatspruitstuk, na de gasklep. Je meet dus de daadwerkelijke laaddruk in het spruitstuk. Deze druk zal in de praktijk lager zijn dan in de compressor, onder invloed van de stand van de gasklep en door stromingsverliezen in het inlaattraject. Zou je de turbodruk direct willen meten dan moet je de drukmeter op het compressorhuis aansluiten, b.v. door een aftakking van het WGA-drukslangetje te maken (T-stukje ertussen).

Troubleshooting

Wordt er geen (of weinig) turbodruk opgebouwd dan is dat vaak het gevolg van een slecht functionerende waste-gate. Minst serieus is het als het stangetje van de WGA is losgeraakt van de wastgate. Soms kan de WGA zijn werk niet doen omdat de waste-gate klep vast zit in geopende positie. Als de turbo al (heel) veel draaiuren heeft (bij onze auto's geen uitzondering) kan het ook zijn dat de waste-gate is verbrand/gesmolten door de hete uitlaatgassen die er in de loop van de tijd langs zijn gegaan. Hierdoor sluit de klep dan niet goed meer af.

Vergelijk deze foto maar eens met die van de (nieuwe) waste-gate hierboven...

Een andere mogelijke oorzaak van drukverlies is een defecte CBV. Wanneer het CBV-membraan lek is, kan opgebouwde druk weglekken uit de compressor. Vaak gaat dit met een fluitend geluid gepaard.

Loopt de druk te hoog op, dan komt dit waarschijnlijk doordat de waste-gate juist niet meer (voldoende) open gaat. Wellicht gaat de klep te zwaar, of de WGA functioneert niet. Controleer de drukslang naar de WGA, en of de WGA druk vasthoudt. Doet hij dat niet dan is het membraan in de WGA lek, waardoor deze niet meer reageert op de drukverschillen in de compressor en de waste-gate niet meer bedient.

Turbodruk verhogen

Zoals hierboven al eerder opgemerkt zijn de B230FK en de B230FT eigenlijk identiek, op de turbodruk na. Derhalve is de turbodruk van een standaard B230FK ook relatief veilig te verhogen tot +/- 0,65 bar zonder verdere aanpassingen aan de motor. Dat is toch 30 pk winst (op papier). Iedere handige sleutelaar kan dat zelf met één van de hieronder beschreven aanpassingen:

1. De sterkte van de veer in de WGA bepaalt de maximaal toegestane turbodruk - naarmate de veer sterker is moet er meer druk geleverd worden om de waste-gate open te laten gaan. Je kunt van een LPT eenvoudig een HPT maken door de WGA te vervangen door een HPT-exemplaar. Hierdoor gaat de waste-gate pas open bij een compressordruk hoger dan 0,65 bar, i.p.v. bij 0,35 bar (LPT). Er zijn ook WGA's te verkrijgen (bij tuning-leveranciers) met andere waarden. Vaak hebben deze een stang die in lengte verstelbaar is, waardoor je de passing en werking wat kunt beïnvloeden.
2. Een andere veelgebruikte methode is het monteren van een z.g. Manual Boost Controller (MBC). Dit is een simpel ventiel wat gemonteerd moet worden in de WGA-slang en ingesteld wordt op een vaste waarde. Tot die waarde blijft het ventiel gesloten. Komt de compressordruk boven de ingestelde waarde dan opent het ventiel en de compressordruk wordt doorgegeven aan de WGA die dan ook direct zal openen - vooropgesteld dat de MBC afgesteld is op een hogere druk dan de WGA (anders is de hele MBC nutteloos). Klein nadeel van een MBC is dat de waste-gate-bediening wat minder subtiel is dan met alleen een (sterkere) WGA. Ook is het wat gevoeliger voor storingen; ventiel kan b.v. vast komen te zitten. Een MBC is wel een stuk goedkoper dan een vervangende (nieuwe) WGA.
3. Een heel simpele en goedkope, maar niet erg slimme manier om de turbodruk omhoog te krijgen is om de verbinding tussen het compressorhuis en WGA 'lek' te maken, waardoor een deel van de druk van het compressorhuis ontsnapt en de WGA dus later 'in de gaten heeft' dat de compressordruk stijgt. Dit wordt gedaan door een open T-stukje te monteren in de WGA-drukslang. Door de open poot van de T dicht te knijpen wordt de mate van 'lekkage' bepaalt. Deze methode wordt in de cross wel gebruikt, maar ik zou het niemand aanraden omdat het nauwelijks gelegenheid biedt om te regelen bij welke druk de WGA geactiveerd wordt. Ik noem het dus alleen voor de volledigheid...

Met methode 1 of 2 kun je dus vrij gemakkelijk en goedkoop wat extra vermogen verkrijgen. Hoger dan 0,7 bar zonder verdere aanpassingen wordt algemeen afgeraden, omdat Volvo er nooit rekening mee heeft gehouden in het motormanagement. Hierdoor kan het voorkomen dat de benzinetoevoer onverhoeds wordt afgesneden (fuel-cuts), omdat de waarden 'buiten de schaal' vallen en de ECU domweg niet weet wat te doen.

Er zijn wel andere chips voor ECU en/of ontstekingsmodule te koop waarmee je de turbodruk nog wat hoger kunt opvoeren (en/of een andere turbo plaatsen), maar als je tot dat soort serieuzere tuning over wilt gaan heb je ook meer kennis van zaken nodig. Ik ga er hier niet verder op in, maar in het Tuning en motorsport forum op de V700-site of op Turbobricks is er genoeg over te vinden.

Turbodrukmeter aansluiten

Uitleg mag eigenlijk niet ontbreken, maar volgt nog... Zoek vooralsnog maar even op de V700 site.

Nadelen / disclaimer (lees dit ook!)

Dit kopje mag niet ontbreken, want (vrij naar Cruijff): ieder voordeel heb z'n nadeel. Potentiële nadelen van rijden met verhoogde turbodruk:

• Een hoger benzineverbruik, wanneer je de extra boost ook daadwerkelijk gebruikt. Er wordt immers als gevolg van de extra binnenkomende lucht ook extra brandstof ingespoten.
• Als je vaak onder boost rijdt is er eerder kans dat de koppakking en/of oliekeerringen gaan lekken. Ook zal er bij motoren op leeftijd (zoals die van ons) wat meer blow-by zijn en is het dus zaak om een goed werkende carterventilatie te hebben.

Iedere aanpassing is sowieso voor eigen risico, natuurlijk. Zorg in elk geval dat alle onderhoud van de motor goed in orde is (stage 0) en monteer een turbodrukmeter. Als je dan eerst een tijdje met de standaard druk rondrijdt heb je een beter beeld van wat er veranderd is nadat je de druk verhoogd hebt.

Bronnen en links

www.brickboard.com/FAQ/700-900/EngineTurboIdentification.htm

www.brickboard.com/FAQ/700-900/EngineTurbo.htm

www.pbase.com/stealthfti/root

www.turbodynamics.co.uk/technical/understanding-turbochargers/

Mitsubishi TD04H-13c Turbo rebuild, stap voor stap

Volvo Facet folder B230FK

Volvo Pocket Data Booklet

Inbouwhandleiding Rspec MBC

Verschillende topics op het forum van de Volvo 700 vereniging, m.n. deze van Hein Wolda en deze van Chilm