W pojazdach z turbodoładowaniem, zawsze istnieje wiele ograniczeń, które wchodzą w grę w celu ograniczenia doładowania, nawet bez aktywnej kontroli doładowania. Usuwasz jedno wąskie gardło w systemie turbo i coś innego staje się problemem. Pytanie brzmi, czy same elementy konstrukcyjne mogą wystarczyć do ograniczenia doładowania do poziomu, z którym silnik może żyć? Ważne jest, aby zrozumieć jak czynniki strukturalne ograniczają doładowanie – ale celem zawsze było uczynienie systemu bardziej wydajnym.

Strategie kontroli doładowania opierają się na wielu czynnikach, takich jak ich wpływ na moc, moment obrotowy, wydajność cieplną, oszczędność paliwa, trwałość turbo i tak dalej. Ogólnie rzecz biorąc, mechanika kontroli boostu zazwyczaj dzieli się na dwie kategorie: fizyczne ograniczenie ilości powietrza doładowującego, które przepływa ze sprężarki do silnika poprzez zainstalowanie zaworów blow-off lub kontrolowanie przepływu spalin do koła turbiny poprzez marnowanie części spalin w określonych warunkach, tak aby całkowicie omijały turbinę.

Co to jest zawór wydmuchowy?

Zawór wydmuchowy lub zawór kontroli ciśnienia jest urządzeniem uwalniającym ciśnienie, stosowanym w większości silników z turbodoładowaniem, w celu zwiększenia żywotności turbosprężarki poprzez ograniczenie uderzeń w sprężarkę i łożyska, spowodowanych nagłym zamknięciem przepustnicy. Chociaż dźwięk wydawany przez turbosprężarkę może wydawać się niesamowity, w rzeczywistości nie jest on tak dobry dla układów mechanicznych. Kiedy mocno naciskasz na przepustnicę i zaczynasz podnosić ciśnienie, w przewodach doładowujących zaczyna rosnąć ciśnienie. Kiedy zamkniesz przepustnicę, ten ładunek nie ma gdzie się podziać.

Zasadniczo, to co się dzieje, to podczas gdy ciśnienie jest budowane, powietrze wychodzi z turbo, które ma iść do silnika i całe ciśnienie, które już zostało zbudowane, wymusza swoją drogę z powrotem do turbo, co powoduje to, co nazywamy uderzeniem sprężarki. Zawór wydmuchowy jest po prostu mechanizmem rozdzielającym, który tworzy przejście dla ładunku sprężonego powietrza, aby uciec do atmosfery w celu utrzymania przepięcia z dala od turbo.

Co to jest Wastegate?

Turbosprężarka może podnieść ciśnienie doładowania tak wysoko, że może uszkodzić silnik. Aby ograniczyć ciśnienie doładowania i zapobiec nadmiernemu doładowaniu, większość turbosprężarek posiada zawór, który reguluje ciśnienie doładowania poprzez kontrolę i ograniczenie prędkości turbiny. Wastegate jest dynamicznym urządzeniem kontroli doładowania używanym w nowoczesnych silnikach z turbodoładowaniem do kontroli prędkości turbiny poprzez przekierowanie spalin wokół turbiny, gdy ciśnienie doładowania osiągnie ustawioną wartość maksymalną. Wastegate to po prostu zawór przelewowy, który pomaga spalinom ominąć turbinę i po prostu wyjść prosto z samochodu, aby chronić silnik i turbosprężarkę.

Bramka wastegate jest zainstalowana w układzie wydechowym przed kierownicą turbiny, która reguluje energię spalin poprzez umożliwienie części spalin całkowitego ominięcia turbiny. W silnikach z turbodoładowaniem stosowane są zazwyczaj dwa rodzaje wastegate: wewnętrzny i zewnętrzny. Większość fabrycznych samochodów z turbo jest wyposażona w wewnętrzny wastegate, który jest właściwie wbudowany bezpośrednio w obudowę wydechu turbo dla łatwości instalacji i efektywności kosztowej. Zewnętrzny wastegate jest samodzielnym, niezależnym mechanizmem, który jest używany, gdy wewnętrzny wastegate nie jest w stanie nadążyć, zwłaszcza przy produkcji dużych ilości koni mechanicznych.

Różnica między zaworem wydmuchowym a wastegate

Mechanizm

– Częstym problemem w nowoczesnych silnikach z turbodoładowaniem jest skok sprężarki, który nie tylko wpływa na reakcję turbo, ale także psuje właściwości jezdne samochodu. Istnieją dwa sposoby radzenia sobie z gwałtownym wzrostem ciśnienia w sprężarce – zawory wydmuchowe i wastegates. Zawór wydmuchowy jest po prostu urządzeniem uwalniającym ciśnienie, zamontowanym po stronie ssącej lub wydechowej silnika, które pozwala na wydostanie się do atmosfery powietrza pod ciśnieniem znajdującego się w przewodach dolotowych. Z drugiej strony, wastegate jest popularnym mechanizmem kontroli doładowania, który przekierowuje spaliny wokół turbiny, gdy ciśnienie doładowania osiągnie zadaną wartość maksymalną.

Praca

– Zawór blow-off fizycznie ogranicza ilość powietrza doładowującego, które przepływa ze sprężarki do silnika, tworząc przejście dla ładunku sprężonego powietrza, aby się odpowietrzyć, zanim powróci do turbo i obciąży koło sprężarki. Zawór otwiera się po osiągnięciu określonego poziomu ciśnienia przy gwałtownej zmianie prędkości obrotowej silnika. Zawór wastegate jest zaworem sprężynowym sterowanym membraną; ciśnienie spalin jest doprowadzane do jednej strony membrany, podczas gdy ciśnienie kolektora dolotowego jest doprowadzane do drugiej strony. Po osiągnięciu pożądanego poziomu doładowania zawór otwiera się i sprawia, że spaliny omijają kierownicę turbiny.

Podsumowanie

Największym problemem systemu z zaworem przelewowym jest to, że nie może on przepływać wystarczającej ilości powietrza dla zastosowań wymagających dużej mocy. Zawór wydmuchowy jest najlepiej stosowany jako absolutne urządzenie ograniczające doładowanie, aby kontrolować ciśnienie doładowania, gdy ciśnienie spalin przekracza ustalony limit. Jednakże, mają one ograniczone zastosowania w silnikach produkcyjnych lub na rynku wtórnym. Bramka wastegate działa poprzez upuszczanie gazów spalinowych obok koła turbiny, gdy różnica ciśnień osiąga punkt nastawczy. Spaliny są marnowane, ponieważ nie pomagają w obracaniu turbiny. Zawór wydmuchowy jest prostszym sposobem kontroli doładowania turbosprężarki.