Inzicht in en onderhoud van wastegate-apparaten op motoren

In de industrie, wij zeggen graag, "Turbo's laten kleine motoren denken dat ze grote zijn!" Ongeacht de grootte van de motor en of het benzine of diesel is, voor elke 14,68 psi boostdruk, de motor denkt dat hij in omvang is verdubbeld.

Dit is geworteld in het feit dat atmosferische druk nominaal wordt beschouwd als 14,68 psi. Dus, als de motor dezelfde waarde in de vuldruk ziet, dan heeft het de potentie om de kracht van één tweemaal zijn verplaatsing te produceren.

Hoewel de meeste fabrikanten de boost van de turbocompressor in psi controleren of beoordelen, sommigen zullen de afkorting atm gebruiken, wat staat voor sfeer. Het metrische equivalent van deze meting is bar. Om atm om te zetten naar psi, vermenigvuldig met 14,68.

Bijvoorbeeld, als op het motorspecificatieblad staat dat de maximale vuldruk 2,1 atm is, het zou 14,68 keer 2,1 zijn, wat gelijk is aan 30,83 psi. Eén balk is gelijk aan 0,9869 atm, of 14,5 psi. Dus, een druk van 3 bar zou gelijk zijn aan 43,5 psi.

Voor een snelle berekening, de meeste mensen gebruiken 15 psi als nominale atmosferische waarde.

Met dit vastgesteld, turbocharger zoals afgelezen in het inlaatspruitstuk is de druk boven atmosferisch. Op een normaal aangezogen motor bij volgas, de druk in het inductiesysteem wordt als atmosferisch beschouwd. Het is iets minder dan dat als gevolg van stroomverliezen. In tegenstelling tot, vacuüm is elke druk lager dan atmosferisch.

Een turbocompressor heeft twee hoofdcomponenten:een turbine en een compressor. Informeel, dit zijn de warme en koude kanten, respectievelijk. De turbine is verbonden met de uitlaat van de motor en via een as met de compressor verbonden.

De vinnen op deze schacht zijn in de tegenovergestelde richting gedraaid. Als heet uitlaatgas de cilinderkop verlaat, het zet uit en roteert het turbinewiel op dezelfde manier als een rivier een waterrad bedient. Omdat de compressor op dezelfde as zit, terwijl de turbine draait, net als het compressorwiel. De turbine is het aandrijforgaan, terwijl de compressor het aangedreven orgaan is.

De actie van de compressor stuurt lucht in het inductiepad van de motor, wat twee belangrijke effecten heeft. Het verhoogt de druk die de cilinder binnenkomt tot boven atmosferische druk, en het vergroot het volume van de luchtstroom in de motor, gemeten in cfm (kubieke voet per minuut).

Het cumulatieve effect van de drukverhoging en de massa van de binnenkomende lucht resulteert in de vuldruk. De snelheid van de turbine en, beurtelings, de vuldruk wordt geregeld door de uitlaatgasstroom en temperatuur. Een noodzaak om de druk te regelen is vereist en wordt in de meeste toepassingen bereikt met een wastegate.

de wastegate

Als er geen middelen waren om de vuldruk te regelen, het is mogelijk door een reeks gebeurtenissen dat de cilinderdruk de veilige limieten voor het motorontwerp kan overschrijden.

De wastegate wordt gebruikt om de vuldruk te regelen door een gecontroleerde hoeveelheid uitlaatgas te omzeilen die in wisselwerking staat met het turbinewiel. Het bestaat uit niets meer dan een schijf die afsluit tegen een doorgang die een deel van de uitlaatstroom omleidt.

Als de doorgang open is, vuldruk is beperkt. Als het gesloten is, het volledige potentieel van de turbocompressor kan worden gerealiseerd.

Het moet worden erkend dat elke turbocompressor een geavanceerd stuk techniek is, aangezien er een toegewijde wetenschap bestaat over de vorm en grootte van zowel de turbine- als de compressorwielen. De luchtstroom en het drukpotentieel worden gecreëerd door het ontwerp van de twee wielen en, zoals bij elk aspect van techniek, er zijn compromissen.

Overboost voorkomen

Met de wastegate kan de ingenieur een turbocompressor maken die de gewenste prestaties kan leveren bij lage tot middelhoge motortoerentallen zonder overboost bij volledige motorbelasting. Het kan het turbinewiel ook sneller laten accelereren bij een lage uitlaatgasstroom en temperaturen, waardoor de turbodruk eerder wordt ingevoerd en de motor handelbaarder wordt tijdens het sjouwen.

Een bijkomend voordeel van turbocompressor boven het motorvermogen is een algemene vermindering van de motoremissies en een verbeterde efficiëntie.

De verhoogde luchtdruk en stroom in de cilinder zorgt voor meer turbulentie in de boring en, beurtelings, verbetert de vlamsnelheid en mengt de brandstof en lucht grondiger. Met de wastegate kan een ingenieur de beweging van het mengsel gebruiken om de uitstoot te verminderen en tegelijkertijd de verbrandingsdruk onder controle te houden. Nog, de wastegate kan dit niet alleen.

een turbocompressor, indien uitgerust met een wastegate, maakt ook gebruik van een actuator. De actuator lijkt op een bus met een staaf en is bevestigd aan de turbocompressor.

Deze eenheid is met een staaf verbonden met de wastegate en is verantwoordelijk voor het verplaatsen van de schijf weg van de doorgang voor de regeling van de uitlaatstroom. In de bus, er zijn een balg en een veer samen met een poort die een rubberen slang verbindt om de boost te voelen. De interne veer positioneert de stang om de wastegate-poort gesloten te houden. Nu gaat alle uitlaatgassen naar het turbinewiel.

Aan de andere kant van het balgspruitstuk (boost), druk werkt tegengesteld aan de veer, die de stang willen verplaatsen en de wastegate willen openen. Afhankelijk van de spanning van de veer bij een gewenste vuldruk, de balg zal het overnemen en de bypass-doorgang openen, dus, beperking van de turbinesnelheid en druk in de cilinder.

De meeste motoren met elektronische besturing maken ook gebruik van een solenoïde om de balg in de actuator te signaleren. Dit zorgt voor een snellere opspoeling van de turbo bij lage snelheden, terwijl er meer eindige controle wordt toegevoegd voor maximale boost. Sommige oudere dieselmotoren gebruiken geen wastegate. In die toepassingen de turbo is ontworpen om de gewenste maximale boost te produceren, dus er wordt geen veiligheid gebruikt. Een turbo zonder wastegate is niet zo efficiënt omdat hij de weers- en verbrandingsomstandigheden niet compenseert. Het is ook lui om op te spoelen, waardoor de motor minder snel reageert.

Mogelijke problemen

Hoewel het wastegate-systeem zeer betrouwbaar is, de volgende zijn veelvoorkomende en gemakkelijk te corrigeren omstandigheden.

• Lage verhoging. De oorzaak van het probleem in dit geval is dat de schijf in de wastegate-behuizing niet afdicht vanwege koolstof en bypass-uitlaat. De actuatorveer is zwak of defect.
• Overboost. De oorzaak hier is een gebarsten rubber, mislukte boost-sensing lijn, defecte balg of een balg die intern lekt. Indien zo uitgerust, een andere oorzaak is dat de boost-solenoïde is uitgevallen of zijn elektrische signaal heeft verloren.
• Fladderende boost. De veer in de actuator is zwak.

Voor elk van deze problemen de turbocompressor hoeft niet vervangen of herbouwd te worden. Dit zijn allemaal externe onderdelen en kunnen vaak worden onderhouden met de unit op de motor. Als de wastegate-stang is voorzien van schroefdraad met een borgmoer, wanneer u de stang inkort, zal de vuldruk toenemen voordat de uitlaat wordt omzeild. Als je de stang verlengt, de boost zal lager zijn.