Ein Wastegate ist ein Ventil , das den Druck von Abgasen auf das Turbinenrad eines Turboladers in einem aufgeladenen Motor begrenzt. Das Wastegate öffnet einen Bypass (oder Bypass ) der Abgase, so dass diese nicht mehr durch den Turbolader gelangen, wodurch die Drehzahl der Turbine und damit auch die Drehzahl des Kompressorrades (der Letzteres ist der Teil eines Turbos, der es ermöglicht, die Luft am Einlass einer Wärmekraftmaschine unter Druck zu setzen.
Die Hauptfunktion des Wastegates besteht darin, den Turbolader und den damit ausgestatteten Motor vor zu hohem Ladedruck zu schützen.
Einer der Vorteile der Installation eines Wastegates an einem Aftermarket- Turbo (nicht originales Teil) besteht darin, dass ein Turbinengehäuse mit kleinerem A / R verwendet werden kann, was der Verwendung eines Turbos mit Verzögerung (Reaktionszeit) entspricht ) kürzer, so dass weniger Zeit zum Starten und Drucken benötigt wird.
Wir können " Wastegate " (wörtlich "Absperrventil") mit "Auslassventil" auf Französisch übersetzen, aber der englische Begriff wird in der Alltagssprache noch häufiger verwendet.
Ein sogenanntes "externes" Wastegate ist ein separater und kompakter Mechanismus, der typischerweise bei Turboladern verwendet wird, in deren Struktur kein Wastegate integriert ist (ansonsten spricht man von "internem" Wastegate).
Ein externes Wastegate erfordert die Verwendung eines speziellen Auspuffkrümmers, der es ermöglicht, die Gase über einen zusätzlichen Kanal zum Turbo und zum Wastegate zu bringen. Manchmal ist das Wastegate ein integraler Bestandteil des Auspuffkrümmers.
Externe Wastegates werden üblicherweise in Hochleistungsanwendungen verwendet und beinhalten daher im Allgemeinen hohe Ladedrücke im Ansaugsystem. Ihr Hauptinteresse liegt in der Tatsache, dass sie eine viel genauere Regelung als die internen Modelle ermöglichen, ohne jedoch in Bezug auf die Größe zu begrenzt zu sein (die internen Modelle sind durch die Größe und den begrenzten verfügbaren Raum der Gehäuseturbine begrenzt).
Es ist manchmal möglich, externe Wastegates an Turboladern zu sehen, die bereits über ein internes Wastegate verfügen. Dies wird durch die Verwendung einer speziell bearbeiteten Unterlegscheibe ermöglicht, die den Ventilsteuerhebel gewaltsam in der geschlossenen Position hält. Eine andere Technik besteht einfach darin, die Mechanik des internen Wastegates zu schweißen, um es dauerhaft geschlossen zu halten. Obwohl diese Technik einfach ist, schließt sie einen möglichen Ausfall der Schweißnaht absolut nicht aus, wenn diese während des Gebrauchs hohen Temperaturen ausgesetzt wird ...
Wastegates verwenden typischerweise ein Ventil, das in seiner Form den im Motor selbst verwendeten Ventilen ziemlich ähnlich ist. Sie werden jedoch viel häufiger durch pneumatische Kraft als durch eine Nockenwelle gesteuert. Einige verwenden einen "Schmetterling" ähnlich dem, der es ermöglicht, den Luftstrom zum Einlass einer Wärmekraftmaschine zu ändern, obwohl dies eine eher seltene Baugruppe ist.
Bei einem Wastegate, dessen Mechanismus direkt in das Turbinengehäuse des Turboladers integriert ist, spricht man von einem „internen“ Wastegate.
Er ist direkt in den Herstellungsprozess des damit verbundenen Turbos integriert und hat den bemerkenswerten Vorteil, dass er relativ kostengünstig und für seine Aufgabe für den sogenannten "allgemeinen" Einsatz ausreichend ist (siehe: "bescheidene Kräfte ohne zu viele Einschränkungen" ). .
Wenn seine Verwendung bei Hochleistungsanwendungen aus den oben genannten Gründen nicht sehr überzeugend ist, ist es aufgrund seiner Einfachheit und einfachen Herstellung ein unbestreitbarer Vorteil für Automobilhersteller, von denen die meisten Fahrzeuge, die aus Fließbändern kommen, hauptsächlich Familien- und Stadtfahrzeuge sind . Fast alle auf dem Markt befindlichen Dieselmotoren sind damit ausgestattet.
Ein interner Wastegate-Turbolader. Das Überdruckventil befindet sich rechts vom Turbinenrad, ist jedoch ein integraler Bestandteil seines Gehäuses. Oben sehen wir teilweise den Hebelarm, um den Mechanismus zu betätigen.
Ein externes Wastegate, das neben dem Turbo installiert ist.
Ein Wastegate Tial 44 mm Doppeleintritt. Der Seiteneingang ist der Haupteingang. Der oberste Eintrag ist der sekundäre Eintrag, wird jedoch in diesem Setup nicht verwendet.
Ein sogenanntes "atmosphärisches" Wastegate (auf Englisch sprechen wir auch von " geschiedenem Wastegate ") evakuiert die umgeleiteten Gase direkt ins Freie, anstatt sie mit den anderen in die Abgasleitung zurückzuführen.
Dies ermöglicht es, das Auftreten turbulenter Strömungen in den Abgasen zu begrenzen und gleichzeitig den Gegendruck im Abgasaustrittskreislauf zu begrenzen.
Das Auspuffrohr eines atmosphärischen Wastegates wird üblicherweise als " Screamer-Rohr " bezeichnet, da die heißen Gase direkt und ohne Schalldämpfer abgegeben werden und die dadurch ziemlich lauten Geräusche auftreten.
Die einfachste Möglichkeit, ein Wastegate zu steuern, ist eine einfache mechanische Verbindung, mit der der Benutzer die Ventilposition direkt von seinem Sitz aus steuern kann. In der Automobilwelt fast nicht vorhanden, ist es eine Anwendung, die manchmal in kleinen turbogeladenen Passagierflugzeugen zu finden ist.
Die einfachste Regelung für ein Wastegate besteht darin, eine Rückmeldung des Ladedrucks zu geben, der direkt aus dem Ladekreis entnommen wird, und ihn direkt auf den Wastegate- Aktuator anzuwenden .
Ein kleiner Schlauch verbindet den Wastegate-Aktuator mit dem Auslass des Turboladerkompressors, den Ladeschläuchen oder dem Ansaugkrümmer.
Das Wastegate öffnet sich, sobald der Druck im Rohr die Kraft der im Stellantrieb enthaltenen Rückstellfeder überwindet, bis ein mechanisches Gleichgewicht erreicht ist. Ein fortschrittlicheres System kann hinzugefügt werden, indem beispielsweise ein programmierbares elektronisches Druckregelsystem integriert wird. Viele Tuner und Tuning-Enthusiasten kennen diese kleine Box unter dem Namen " Boost Controller ".
Herkömmliche Wastegates haben nur einen Einlass, an den die Druckregelleitung angeschlossen ist. Letzterer kommt vom Ansaugkreis oder vom Magnetventil des Ladedruckreglers, falls vorhanden. Dies ist die am häufigsten verwendete Konfiguration und die einzige, die in internen Wastegate-Systemen verwendet wird.
Ein Dual - Port , mit zwei Einlässen Waste - Gate hat einen zweiten Eingang auf der Seite gegenüber dem Aktuator. Der Luftdruck, der auf diesen zweiten Einlass zugreifen kann, hilft der Feder, stärker in Richtung des Schließens des Wastegates zu drücken. Es ist genau das Gegenteil des ersten Eintrags. Dies verbessert die Fähigkeit des Wastegates, in der geschlossenen Position zu bleiben, selbst wenn hoher Druck auf es ausgeübt wird.
In Bezug auf die Nachteile führt dies zu einer großen Komplexität des Druckregelungssystems, die das Hinzufügen zusätzlicher Druckregelhähne oder sogar eines anderen Druckregelungssystems parallel mit einem eigenen separaten Magneten erfordert ... Allerdings die Verwendung des zweiten Eintrags ist keineswegs zwingend erforderlich, und viele Baugruppen verwenden es nicht. Die sekundären Einlässe können im Gegensatz zu den primären nicht einfach an einen Drucklufteinlass angeschlossen werden. Sie erfordern eine manuelle oder häufig elektronische Steuerung, um wirksam zu sein. Wenn sie verwendet werden, wird ihnen manchmal CO 2 injiziertDadurch kann das Druckniveau genauer gesteuert werden.
Einige Flugzeugtriebwerke aus den 1940er Jahren waren mit elektrisch betriebenen Wastegates ausgestattet, wie beispielsweise der Wright R-1820 , der die B-17 Flying Fortress antreibt . Der General Electric war der größte Hersteller dieser Systeme.
Sie existierten lange vor dem Computerzeitalter und waren vollständig analog gesteuert. Die Piloten hatten einen Schalter am Armaturenbrett, mit dem sie zwischen verschiedenen voreingestellten Druckstufen wählen konnten. Elektrische Wastegates gerieten aufgrund der Konstruktionsphilosophie, die eine Trennung zwischen Motorsteuerungssystemen und elektrischen Systemen befürwortete, bald in Ungnade.
Die meisten modernen Flugzeugtriebwerke mit Turbolader verwenden hydraulisch gesteuerte Wastegates, deren Flüssigkeit nichts anderes als Triebwerksöl ist.
Die Systeme von Lycoming und Continental arbeiten nach denselben Prinzipien und verwenden ähnliche Teile, die sich nur im Namen unterscheiden ...
Im Inneren des Wastegate-Aktuators öffnet eine Feder das Wastegate, während der Öldruck es schließt. Auf der Ölauslassseite des Stellantriebs befindet sich ein Dichteregler, ein Ölventil, das durch den Luftdruck außerhalb des Flugzeugs gesteuert wird. Es regelt die Geschwindigkeit, mit der das im Stellantrieb eingebrachte Öl "auslaufen" und in den Motor zurückkehren kann: Wenn das Flugzeug steigt, sinkt der Druck der Außenluft mit zunehmender Höhe, das Ventil beginnt daher allmählich zu schließen und das Öl, das "auslaufen könnte", ist jetzt im Aktuatorgehäuse eingeschlossen . Letzterer kann daher endgültig auf das Wastegate-Ventil einwirken, um es zu schließen, wodurch der Luftdruck am vom Turbo erzeugten Einlass erhöht werden kann.