Wastegate-Geräte an Motoren verstehen und warten

In der Industrie, Wir sagen gerne, „Turbos lassen kleine Motoren denken, sie seien große!“ Unabhängig von der Motorgröße und ob Benziner oder Diesel, für jeweils 14,68 psi Ladedruck, der Motor denkt, dass er sich verdoppelt hat.

Dies ist in der Tatsache begründet, dass der atmosphärische Druck nominell mit 14,68 psi angenommen wird. So, Wenn der Motor den gleichen Wert im Ladedruck sieht, dann hat es das Potenzial, die Kraft von eins doppelt so groß wie seine Verdrängung zu erzeugen.

Obwohl die meisten Hersteller den Turbolader-Boost in psi überwachen oder bewerten, einige verwenden die Abkürzung atm, was für Atmosphäre steht. Das metrische Äquivalent dieser Messung ist bar. Um atm in psi umzuwandeln, mit 14,68 multiplizieren.

Zum Beispiel, wenn im Motordatenblatt angegeben ist, dass der maximale Ladedruck 2,1 atm beträgt, es wäre 14,68 mal 2,1, was 30,83 psi entspricht. Ein Balken entspricht 0,9869 atm, oder 14,5 psi. Daher, ein Druck von 3 bar würde 43,5 psi entsprechen.

Für eine schnelle Berechnung, die meisten Leute verwenden 15 psi als nominalen atmosphärischen Messwert.

Mit dieser festgestellten Turbolader-Boost im Ansaugkrümmer ist der Druck über Atmosphärendruck. Bei einem Saugmotor bei Vollgas, der Druck im Ansaugsystem wird als atmosphärisch angesehen. Aufgrund von Strömungsverlusten ist sie etwas geringer. Im Gegensatz, Vakuum ist jeder Druck, der kleiner als der Atmosphärendruck ist.

Ein Turbolader besteht aus zwei Hauptkomponenten:einer Turbine und einem Verdichter. Umgangssprachlich, Das sind die heißen und kalten Seiten, bzw. Die Turbine ist mit dem Auspuff des Triebwerks verbunden und über eine Welle mit dem Verdichter verbunden.

Die Flossen dieser Welle sind entgegengesetzt abgewinkelt. Wenn heißes Abgas aus dem Zylinderkopf austritt, es dehnt sich aus und dreht das Turbinenrad auf die gleiche Weise, wie ein Fluss ein Wasserrad betreibt. Da der Kompressor auf der gleichen Welle sitzt, wenn sich die Turbine dreht, auch das Verdichterrad. Die Turbine ist das Antriebsglied, während der Kompressor das angetriebene Element ist.

Die Wirkung des Kompressors schickt Luft in den Ansaugweg des Motors, was zwei wichtige Effekte hat. Es erhöht den Druck, der in die Flasche eindringt, auf über den atmosphärischen Druck, und es erhöht das Volumen des Luftstroms in den Motor, gemessen in cfm (Kubikfuß pro Minute).

Die Summenwirkung der Druckerhöhung und der Masse der einströmenden Luft ergibt den Ladedruck. Die Drehzahl der Turbine und im Gegenzug, der Ladedruck wird durch den Abgasstrom und die Temperatur gesteuert. Eine Druckregulierung ist erforderlich und wird in den meisten Anwendungen mit einem Wastegate bewerkstelligt.

Das Wastegate

Wenn es keine Möglichkeit gäbe, den Ladedruck zu kontrollieren, Durch eine Reihe von Ereignissen ist es möglich, dass der Zylinderdruck sichere Grenzen für die Motorkonstruktion überschreitet.

Das Wastegate wird verwendet, um den Ladedruck zu steuern, indem eine kontrollierte Abgasmenge aus der Wechselwirkung mit dem Turbinenrad umgangen wird. Es besteht aus nichts anderem als einer Scheibe, die sich gegen einen Durchgang schließt, der einen Teil des Abgasstroms umleitet.

Wenn der Durchgang geöffnet ist, Ladedruck ist begrenzt. Wenn es geschlossen ist, das volle Potenzial des Turboladers ausgeschöpft werden kann.

Es muss anerkannt werden, dass jeder Turbolader ein hoch entwickeltes Stück Ingenieurskunst ist, da die Form und Größe sowohl der Turbinen- als auch der Verdichterräder einer eigenen Wissenschaft gewidmet ist. Der Luftstrom und das Druckpotential werden durch die Konstruktion der beiden Räder erzeugt und wie bei jedem Aspekt der Technik, es gibt Kompromisse.

Overboosting verhindern

Das Wastegate ermöglicht es dem Ingenieur, einen Turbolader zu entwickeln, der die gewünschte Leistung bei niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen liefert, ohne bei voller Motorlast zu stark aufzuladen. Es kann auch ermöglichen, dass das Turbinenrad bei niedrigen Abgasströmen und Temperaturen schneller beschleunigt, Ladedruck früher einbringen und den Motor beim Schleppen handlicher machen.

Ein zusätzlicher Vorteil der Turboaufladung über die Motorleistung hinaus ist eine allgemeine Reduzierung der Motoremissionen und eine verbesserte Effizienz.

Der erhöhte Luftdruck und die Strömung in den Zylinder erzeugen mehr Turbulenzen in der Bohrung und im Gegenzug, verbessert die Flammengeschwindigkeit und vermischt den Brennstoff und die Luft gründlicher. Das Wastegate ermöglicht es einem Ingenieur, die Gemischbewegung zu nutzen, um Emissionen zu verringern und gleichzeitig den Verbrennungsdruck unter Kontrolle zu halten. Noch, Das Wastegate kann dies nicht allein bewerkstelligen.

Ein Turbolader, bei Ausstattung mit Wastegate, verwendet auch einen Aktuator. Der Aktuator ähnelt einem Kanister mit Stange und ist am Turbolader befestigt.

Diese Einheit ist über eine Stange mit dem Wastegate verbunden und ist dafür verantwortlich, die Scheibe zur Abgasströmungssteuerung vom Durchgang wegzubewegen. Im Inneren des Kanisters, Es gibt einen Faltenbalg und eine Feder sowie einen Anschluss, der einen Gummischlauch verbindet, um den Boost zu erfassen. Die interne Feder positioniert die Stange, um den Wastegate-Anschluss geschlossen zu halten. Jetzt wird das gesamte Abgas zum Turbinenrad geleitet.

Auf der anderen Seite des Faltenbalgverteilers (Boost) Druck arbeitet entgegen der Feder, möchte die Stange bewegen und das Wastegate öffnen. Je nach Federspannung bei gewünschtem Ladedruck, der Faltenbalg übernimmt und öffnet den Bypasskanal, daher, Begrenzung der Turbinendrehzahl und des Drucks im Zylinder.

Die meisten Motoren mit elektronischer Steuerung verwenden auch ein Solenoid, um Signale an den Balg im Aktuator zu senden. Dies ermöglicht ein schnelleres Hochspulen des Turbos bei niedrigen Geschwindigkeiten und bietet gleichzeitig mehr endliche Kontrolle für maximalen Boost. Einige ältere Dieselmotoren verwenden kein Wastegate. In diesen Anwendungen Der Turbo ist so ausgelegt, dass er den gewünschten maximalen Boost erzeugt, sodass keine Sicherheit verwendet wird. Ein Turbo ohne Wastegate ist nicht so effizient, da er Wetter- und Verbrennungsbedingungen nicht ausgleicht. Es ist auch faul, aufzuspulen, macht den Motor weniger reaktionsschnell.

Potenzielle Probleme

Obwohl das Wastegate-System sehr zuverlässig ist, die folgenden sind allgemeine und leicht zu korrigierende Bedingungen.

• Niedriger Schub. Die Ursache des Problems liegt in diesem Fall darin, dass die Scheibe im Wastegate-Gehäuse aufgrund von Kohle und Abgasumgehung nicht abdichtet. Die Antriebsfeder ist entweder schwach oder ausgefallen.
• Overboost. Ursache ist hier ein Gummiriss, ausgefallene Boost-Sensing-Leitung, ausgefallener Balg oder ein intern undichter Balg. Wenn so ausgestattet, Eine andere Ursache ist, dass das Boost-Magnetventil ausgefallen ist oder sein elektrisches Signal verloren hat.
• Flatternder Schub. Die Feder im Antrieb ist schwach.

Für jedes dieser Probleme, Der Turbolader muss nicht ersetzt oder umgebaut werden. Dies sind alles externe Teile und können oft mit der Einheit am Motor gewartet werden. Wenn die Wastegate-Stange mit einer Kontermutter versehen ist, Wenn Sie die Stange kürzen, erhöht sich der Ladedruck, bevor der Auspuff umgangen wird. Wenn Sie die Stange verlängern, der Boost wird geringer sein.