Описание Работы Wastegate

 
Описание Работы Wastegate
 
     
 

На представленном ниже рисунке показана общая схема турбонаддува и элементы контроллирующие его давление. Воздух поступающий к турбине извне проходит через впускной тракт. Сигналы о создаваемом турбиной давлении передаются на перепускной клапан, в ECU автомобиля и на бустконтроллер. При достяжении заданного давления начинает открываться клапан вейстгейта тем самым поддерживая необходимое давление наддува. Для управления давлением наддува могут использоваться механические или электронные устройства называемые бустконтроллерами.

 

Буст контроллер - электронное либо механическое устройство, отвечающее за открытие вейстгейта и соотвественно контроллирующее давление наддува. Электронные бусконтроллеры постоянно следят за давлением в системе и могут эффективно его поддерживать на заданном уровне. Механические бустконтроллеры по конструкции значительно проще электронных и они позволяют установить примерное давление наддува, которое будет меняться в незначительных пределах в зависимости от окружающей среды.

 
     
 
Схема контроля давления наддува
 
 
Схема контроля давления наддува
 
     
 

Wastegate - это клапан, отвечающий за то, сколько турбина надует воздуха в мотор. В нормальном состоянии данный клапан закрыт и весь поток воздуха создаваемый турбиной направляется в двигатель. По мере наростания оборотов дивигателя появляется необходимость в сбросе избыточного воздуха в выпускной тракт автомобиля. За это отвечает устройство под названием буст контроллер (на схеме Wastegate Frequency Valve), который в свою очередь управляет вейст гейтом.

 

Существует два типа вейстейтов. Встроенные в турбину и внешние.

 
     
 
Внейшний wastegate
 
 
Внейшний wastegate
 
     
 

Внешний вейстгейт устаналвивается на выпускной коллектор. И принцип его действия схожь с перепускным клапаном (blow off), он также следит за давлением в системе и при достижении заданного давления производит сброс выхлопных газов в обход турбины.

 

При подключении нужно использовать нижний порт как на обычном вейстгейте. Верхний порт надо оставлять неподключенным. Его подключают лишь в том случае, когда жесткость пружины недостаточно и нужно создать дополнительное давление для удержания пружины т.е. увеличить наддув, который будет держать гейт.

 

В случае использования механического буст контроллера (со стравливающим клапаном) сигнал на гейт берут на отрезке после турбины и до дроселя. Чем ближе к турбине установить источник сигнала, тем меньшее давление можно будет достичь, но зато будет легче избежать резких скачков давления и овербуста (передува). Соответсвенно с точностью до наоборот, чем ближе к дроселю брать источник сигнала, тем больше будет рабочее давление. Тем более что вейстгейт будет открываться на правильном давлении, которое читается приборами бустконтроллера (подключенным после дроселя). Данный источник подключается к бустконтроллеру и от буст контроллера соединяется с вейстгейтом (с его нижним портом).

В случае когда используется электронный буст контроллер то сигнал также береться в любом месте от турбины до дроселя и заводится напрямую к нижнему порту вейстгейта. Второй сигнал также берется между турбиной и дроселем и заводится через электронный буст контроллер и от него к верхнему порту вейстгейта.

 

Основными элементами перепускного клапана являются:

- фланец т.е. элемент посредством которого клапан стыкуется с выпускным коллектором. размер фланца определяет общую производительность клапана.
- пружина, предназначена для определения давления, на котором будет открываться клапан, у пружины есть допустимые регулировки, но обычно при заказе клапана сразу подбирают пружину под ожидаемый буст
- входной порт, посредством которого можно регулировать на каком давлении будет открываться вейстгейт, таких портов обычно два, нижний и верхний
- выходной порт, т.е. элемент клапана через который происходит сброс выхлопных газов, обычно он заводится в приемную трубу, но можно сбрасывать и в атмосферу, только будет очень громко.

Внутренний вейстгейт конструктивно находится в горячем хаусинге турбины и управляется посредством актуатора вейстгейта.

 
     
 
Калитка вейстгейта на турбине Evo III Big16G
 
 
Калитка вейстгейта на турбине Evo III Big16G
 
     
 

Актуатор должен быть настроен таким образом, чтобы его шток полностью открывал калитку вейстгейта. Для этого на актуаторе предусмотрена резьба с регулировкой.

 
     
 
Evo III Big16G с внутренним вейстгейтом
 
 
Evo III Big16G с внутренним вейстгейтом
 
     
 

Преимуществом внешних вейстгейтов является их более высокая производительность, недостатком более высокая стоимость. Т.к. помимо турбины нужно приобретать вейстгейт, выпускной коллектор под внешний вейстгейт, а также переделывать выпускную систему под сброс через внешний вейстгейт. Поэтому в машинах мощностью до 300-350 л.с. можно обойтись внутренним гейтом. В более серьезных инсталляциях из-за недостаточной пропускной способности вейстгейта и О2 хаусинга может возникнуть такое явление как буст крип, овербуст или спайкинг.

 

Boost Creep (буст крип), overboost - явление при котором наддув возрастает больше необходимого предела из-за недостаточного диаметра О2 хаусинга либо вейстгейта. Т.е. обороты двигателя растут - турбина создает все больший и больший воздушный поток, и даже полностью открытый вейстгейт не позволяет стравливать достаточное количество выхлопных газов, тем самым давление наддува растет.

К данному явлению может также привести увеличение диаметра выпускного тракта. При увеличении диаметра выпуска создается меньшее сопротивление на крыльчатке турбины и на прежних оборотах она начинает раскручиваться сильней и при недостаточном размере вейстгейта может возникнуть буст крип.

 

Spiking (спайкинг) - явление при котором буст моментно возрастает выше заданных ограничений и затем возвращается к ним. Причиной спайкинга является задержка в срабатывании актуатора вейстгейта. Т.е. в случае когда размер вейстгейта вполне достаточен для поддержки заданного уровня наддува, а актуатору требуется некоторое время чтобы надутый в него воздух открыл заслонку.

 

В большинстве случаев встречается коминация из спайкинга и бусткрипа на одной машине. Т.е. например расчетное давление в 1.0 кг, при газе в пол давление подскакивает до 1.5 кг, начинает падать, но с ростом оборотов снова начинает рости.

 

  • Нормальный наддув, установленный на 1.0 кг = выстреливает до 1.1, далее 1.0, 1.0, 1.0...
  • Спайкинг = выстреливает до 1.5, затем 1.4, 1.0, 1.0, 1.0...
  • Буст крип = выстреливает до 1.1, затем 1.0, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4...
  • Спайкинг и бустрип = выстреливает до 1.3, затем 1.2, 1.1, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4...

 

В итоге, тачка будет ехать быстро, но не долго, местами рывками из-за того что будет упираться в отсечки, стандартный мозг будет всеми силами стараться компенсировать критичные для мотора моменты с нехваткой топлива. Маслосъемные кольца перестанут справляться со своей задачей. При возникновении ситуации когда в моменте уровень масла будет небольшим и /или соответственно давление масла упадет, обороты будут наоборот высокими произойдет приваривание вкладыша на колене или реже на шатуне с последующим обрывом шатуна или проворотом вкладыша - капиталка.

 

Бороться с этими неприятностями можно и нужно. Для начала определяем в чем у нас проблема. Для этого устанавливаем размер наддува в 0.85 кг (стандартный наддув для наших авто). На третьей передаче медленно утапливаем педаль в пол и смотрим на давление наддува. Если давление остается в пределах 0.85 кг, то все отлично. Если начинает медленно скакать выше и выше с повышением оборотов, то это бусткрип.

 

Повторяем процедуру, только педаль топим в пол резко, если давление подскачило до 1.0, затем 1.2, 1.3 кг и упало на 0.85 кг, то это спайкинг. Побороть данную проблему можно установив в систему бустконтроллер.