вестгейт турбины что это такое
Весгейт(wastegate), Байпасс(bypass), Блоуофф (blowoff)
1.Весгейт(wastegate) Клапан между выпускным коллектором и выхлопной трубой(параллельно турбинной части агрегата турбонаддува), пускающий выхлопные газы в обход турбинной крыльчатки, чтобы ограничить рост наддува выше заданного значения посредством предотвращения роста скорости вращения турбины.
Принцип работы:
В нормальном состоянии (машина заведена и работает на холостых) клапан вестгейта закрыт, пуская все газы через турбину.
За это отвечает актуатор вестгейта (Wastegate Actuator) — механизм, имеющий в основе пружину/диафрагму, которые контролирует открытие/приоткрытие/закрытие клапана вестгейта. Вестгейт турбины в нормальном состоянии закрыт, причем закрытие инициируется пружиной внутри актуатора. Запаса прочности пружины хватает чтобы турбина могла надувать до 0.6 бар на впуске.
Достаточно просто все работает — по трубе идет газ под давлением. идет он на крыльчатку турбины.
Газ давит скажем 1 бар.
На пути газа в трубу врезан клапан, с обратной стороны клапан держит пружина рассчитанная на этот самый 1 бар. Со стороны пружины так-же есть замкнутое пространство в которое выведен шланг. По этому шлангу подается воздух от соленойда (Соленоид управления наддувом (Wastegate Solenoid Valve) — электромагнитный соленоид, который управляет потоком воздуха по вакуумным линиям, соединяющим впускной патрубок, актуатор, соленоид управления наддувом и компрессорную часть турбины.)
Смотрим в прошивку — MAX WASTEGATE DUTY CYCLE
НА низах на вестгейт подается максимум воздуха чтобы он держал давление как мог, полностью.
Это сделано для того чтобы ничто не мешало турбине на низах раскрутиться как можно скорее.
По увеличению нагрузки, а с ними и давление в нашей тестовой трубе из 1 бара перерастет в скажем 2, нам надо подать на вестгейт меньше давления чтобы пружине было сложнее держать 2 бара и она приоткрыла клапан, и часть газов пошли в обход турбине.
Все просто.
2.Байпасс(bypass) Клапан между впускным патрубком до компрессорной части агрегата турбонаддува и впускным патрубком после оного (т.е. параллельно его компрессорной части). Служит в основном для снижения шума впуска и некоторого снижения резонансных явлений при резком закрытии дроссельной заслонки. На многих серийных машинах не устанавливается вовсе.
3.Блоуофф (blowoff) Клапан между выходом компрессорной части агрегата турбонаддува и атмосферой.Синеписальщики ставят его для получения пшикающеко звука при переключениях и сбросах газа.
Девайсы 2 и 3 при установке громадных тюнинговых турбин (вдвое больше стоковых) становится необходимы, так как защищают турбину от большой осевой нагрузки на вал. Ставится или девайс 2(для машин с МАF) или девайс 3(для машин с МАР).
Что такое вестгейт — блу-офф — байпас
Вопрос: Хочу наконец-то разобраться, что такое блоуофф, байпасс и вестгейт и для чего все это нужно…
Ответ:
1.Весгейт(wastegate) Клапан между выпускным коллектором и выхлопной трубой(параллельно турбинной части агрегата турбонаддува), пускающий выхлопные газы в обход турбинной крыльчатки, чтобы ограничить рост наддува выше заданного значения посредством предотвращения роста скорости вращения турбины.
2.Байпасс(bypass) Клапан между впускным патрубком до компрессорной части агрегата турбонаддува и впускным патрубком после оного (т.е. параллельно его компрессорной части). Служит в основном для снижения шума впуска и некоторого снижения резонансных явлений при резком закрытии дроссельной заслонки. На многих серийных машинах не устанавливается вовсе.
3.Блоуофф (blowoff) Клапан между выходом компрессорной части агрегата турбонаддува и атмосферой.Синеписальщики ставят его для получения пшикающеко звука при переключениях и сбросах газа.
Девайсы 2 и 3 при установке громадных тюнинговых турбин (вдвое больше стоковых) становится необходимы, так как защищают турбину от большой осевой нагрузки на вал. Ставится или девайс 2(для машин с МАF) или девайс 3(для машин с МАР).
Вестгейт получил свое название оттого, что его задача тратить впустую часть энергии выхлопных газов. Тратя впустую, или перепуская, управляемое количество выхлопных газов мимо турбины, можно управлять её частотой вращения, а следовательно и давлением наддува. Другими словами вестгейт является, по сути, байпасным клапаном турбины, который направляет к турбине только такое количество выхлопных газов, которое требуется для создания заданного давления наддува.
Хотя вестгейт в настоящее время является лучшим способом для управления давлением наддува, это не лучший способ регулирования. То, что он работает, тратя впустую энергию является его недостатком. Второй недостаток то, что во время нарастания давления наддува клапан вестгейта должен открываться постепенно, до тех пор пока давление наддува не достигнет заданного значения. Другими словами, вестгейт настроенный на 0,7 бара как правило начинает открываться при давлении около 0,35 бара и перепускает впустую выхлопные газы, которые могли бы использоваться для более интенсивной раскрутки турбонагнетателя. Попытка увеличить обороты турбины, в то время когда клапан вестгейта частично открыт — это попытка поймать собственный хвост.
Тем не менее тысячесильные автомобили Формулы 1 использовали вестгейты, они используются практически во всех современных системах турбонаддува. Пока турбонагнетатели с изменяемой геометрией турбины не будут доступны по приемлемой цене, вестгейт останется лучшим устройством для регулирования давления.
Принцип работы вестгейта и поднятие буста
Итак, установив датчик буста STRI и (давненько) видев настроечную таблицу вестгейта могу сказать.
Положение клапана вестгейта (устройства которое пускает выхлоп в обход турбине) зависит от выбранной скорости и положения дроссельной заслонки (педали газа).
Пример.
Стоим на нейтралке и газуем до 5 000 оборотов. Выхлоп на турбину не поступает. Давление не повышается выше ноля (если не газовать, то давление отрицательное). Как сказал Альпинский, а ему верить — это святое — никакой таблицы которая управляет вестгейтом зависимо от скорости — нет и это всего лишь закон физики, как и на остальных скоростях.
Втыкаем первую и газуем тапкувпол. Давление турбины поднимется например до 0,6 максимум.
Переключаемся на вторую и тапку в пол. Давление поднимется до пика в единицу (например) и опустится на 0,9 и будет держаться постоянно пока тапкавпол.
Втыкаем третюю, такая же картина. Пик в единицу, спуск до 0,9 и держит пока не изменится ничего.
Четвертая скорость — пик ниже 0,9 например, и держит 0,8.
Делаем выводы:
Вестгейт зависит только от положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя. Верим Альпинскому — таблицы зависимости от нейтралки нет.
Значение 0% Wastegate Duty Cycle (WGDC) в карте ECU позволяет соленоид держать полностью закрытым, что позволяет держать турбине уровень наддува, определенный только лишь жесткостью пружины в актуаторе (механический буст, mechanical boost pressure). Значение 100% WGDC держит соленоид полностью открытым, что позволяет турбине надувать столько, сколько она способна (maximum boost pressure).
Что мы могем сделать?
Как поднять.
В таблице управления вестгейтом (wastgate duty) есть 2 зависимости — Положение дроссельной заслонки (%) и обороты двигателя(RPM). в ячейках процент закрытия (либо открытия заслонки вестгейта) — если открытия то чем больше процент тем сильнее дует турба.
В этой таблице вестгейт зависит только от положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.
важно понимать то, что у нас в салоне должен быть датчик буста. потому что мы редактируем открытие вестгейта, и какое давление турба выдаст после этого нам не известно. На датчике буста выставляем пик в 1,25 так безопаснее — выше дуть нельзя. По крайней мере на стоковом машине как у меня.
прошиваем и едем смотреть. на первой тапкувпол и следим за сигналкой датчика. если дует на 1,2 сразу ее сбрасываем газ и останавливаемся. Смотрим пик. Если 1,2 то все ок. Если ниже то еще прибавляем процентов вестгейту. Если выше то убавляем! если передувать начнем то это катастрофа.
Так же если в настроечной таблице уже последние значения — 100% то поднять давление турбины получится только установкой прямотока с большим диаметром и удалением катализаторов, глушителей и всего такого.
Так-же важно понимать что при увеличении буста ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно добавлять топлива в смесь и редактировать углы зажигания, иначе прогарят клапана (когда воздуха больше) и просто эффекта будет мало (когда углы не правильные).
Еще картинки турбины и трубочек:
Переводить не буду, только линии расшифрую.
Line 1 — соединяет компрессорную часть с одним концом тройника. Этот шланг содержит рестриктор.
Line 2 — соединяет вторую часть тройника с актуатором вестгейта.
Line 3 — соединяет среднюю часть тройника с клапаном соленоида управления наддувом.
Line 4 — соединяет другую сторону клапана соленоида управления наддувом и впускной патрубок.
Почему нельзя надувать бесконечно много?
Само собой в отношении турбины не действует правило — закрываем вестгейт наглухо и пусть дует сколько может. У каждого турбокомпрессора есть карта эффективности (англ. compressor efficiency map). Это показывает на какую степень сжатия она способна. Давайте взглянем на турбину TD04-13G.
Это показатели того, сколько энергии подаваемой в компрессор используется для сжатия воздуха и сколько используется для создания жара. В стандартном режиме 75% турбины уходит на то чтобы сжать воздух (создать компрессию) и 25% на то чтобы нагреть его (никуда не денешься тут… турбина все таки не холодная). Чем больше мы пропускаем через нее газов (увеличиваем наддув) — тем сильнее она нагревает воздух, а значит теряет смысл. Потому что лучше в двиган загонять холодный воздух — это повысит реакцию в двигателе и исключит детонацию (а детонация = потеря мощности в лучшем случае, и потеря двигателя в худшем).
В итоге, если вы выпадаете из карты эффективности, то ваша турбина из компрессора превращается в огнемет. 🙂
Вестгейт – ЧаВо \ Wastegate FAQ
В этой темке мне бы хотелось собрать вселенскую мудрость про неотъемлемую конструктивную особенность любой турбированной машины — ВЕСТГЕЙТ.
Бродя по бескрайним просторам Сети, насобирал множество мнений, в том числе спорных, но центральную линию попробую реферировать.
Отмечу, что в итоге размышлений, я решился на установку внешнего вестгейта, о чем буду отписывать в отдельной теме. Мощностной график «До» и «После» рассудит.
Итак, приятного чтения. Если есть что добавить по делу, добавляйте.
Вестгейт- он же Wastegate – это «дверь для мусора» — отверстие для пуска «лишних» отработанных газов из камеры сгорания в обход крыльчатки турбины, когда они могут мешать последней выполнять свою работу по созданию избыточного давления.
Бывает внутренний (стандарт — Internal Wastegate – IWG ) и внешний (тюнинг-проекты — External Wastegate — EWG).
Давайте разбираться детально.
Вестгейт нужен не только для контроля. Каким бы он ни был, практически во всех случаях мы получаем улучшение объемной эффективности (volumetric efficiency) мотора благодаря ГОРАЗДО БОЛЕЕ ЛЕГКОЙ продувке камеры сгорания.
Горячая часть турбины представляет собой дырень диаметром дай Бог 25-30мм. И все отработанные газы пытаются протиснуться через эту щелку. Когда ваш внутренний гейт приоткрывается, то часть газов может проходить через него, соответственно, уже меньшему объему газов придется протискиваться через крыльчатку, но и там тесновато… Открытие гейта на турбине, где он стоит внутри, лишь УХУДШАЕТ ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ, вместо того, что должен делать. Обычно проблема в том, что внутренние гейты довольно ограничены в производительности и размерах.
Субари ЛЮБЯТ увеличение горячей части турбины, прям ОБОЖАЮТ. Именно поэтому если вы переходите с 7см на 8см хаузинг, можно ждать приличной прибавки момента без ощутимой потери низов. На деле, отклик на газ на 8см получится более резким.
Стоит попробовать EWG!
Будь это 38мм или 44мм гейт (или даже 50+) — размер выхода для газов станет СУЩЕСТВЕННО больше IWG, который у вас и так есть, и к тому же расположен этот выход будет существенно дальше крыльчатки. Это даст потоку газов «распрямиться» и вы избавитесь от негативных эффектов излишней турбулентности в паре сантиметров от изгиба перед началом улитки (который, как вы догадываетесь, вызывает более поздний спул, ухудшает способность «давить» на высоких оборотах, ну и в целом снижает мощность по всей кривой)
К тому же, теперь, когда вы выпускаете ГОРАЗДО больше газов задолго до того, как они войдут в улитку, вы получаете аналог турбины с ОГРОМНОЙ горячей частью. С этим вы приобретаете преимущества, которые бы дала вам эта самая ЧУДОВИЩНАЯ горячая часть- больше пиковой мощности и больше мощности именно на высоких оборотах.
Но это еще не всё. К нам еще приходит больший КОНТРОЛЬ. Разбираемся:
У внутреннего гейта довольно слабая пружинка, на длинном стержне, на котором есть изгиб, который идет на рычаг, который в свою очередь идет на «закривушку», которая почти никогда плотно не закрывается. Это значит, что энергия выхлопных газов теряется даже во время процесса спула… что сглаживает кривую наддува…это совсем не айс для низких оборотов, когда турбина только набирает «ход», а также плохо на высоких оборотах, когда турбину «запирает» и гейт не может закрыться до конца, чтобы заставить колесо раскручиваться для получения приличного буста.
У внешнего гейта гораздо более жесткая толстая пружина, которая давит на аккуратно выточенный клапан, который в свою очередь находится в точно спроектированном «ложе» с мембраной. Держится всё это хозяйство гораздо более серьезно и надежно, не пропуская ни молекулы газа, когда это не требуется. Таким образом, настройка давления оказывается более простой задачей – и давить будет РАНЬШЕ и держаться ВЫШЕ. Также наверху гейт сможет спокойно держаться закрытым, чтобы заставить турбину делать то, на что она реально способна. Конечно, это не панацея для турбины, которая физически маловата (как и любая IHI на EJ25), но у вас должно получиться поиметь гораздо больше высокооборотистой давки, что при правильной настройке позволит получить больше мощности на высоких оборотах.
Теперь добавьте преимущества в зоне низких оборотов, о которых я говорил раньше, прибавку на всоких оборотах, а также тот факт, что в среднем мощностная кривая поднимается на 15-20 лс и вы увидите плюсы внешнего гейта.
К тому же контроль. Вся система управления наддувом будет работать более эффективно, т.к. в ней появятся гораздо более точный механизм.
Обязательно перенастройтесь, чтобы получить все плюсы НАДЁЖНО.
Есть и «минусы», не так всё радужно, как могло показаться поначалу.
Не многие киты для работы с внешними гейтами сделаны по правилам. Если увидите выходы из аппайпа на гейт, идущие под 90градусов к трубе – бегите! Невозможно заставить гейт работать эффективно, если поток газов не идет плавно и создает излишнюю турбулентность. Выходы должны быть как можно более плавными – ОБРАЩАЙТЕ ВНИМАНИЕ на это. Чем ниже и плавне будут сделаны выходы – тем с большей скоростью по ним смогут пролетать газы.
Размер. Естессна, имеет значение.
Существует заблуждение, что для мелких турбин нужен 38мм гейт, а для 44мм нужна как минимум TD05-20G. Брехня! Никогда не оправдывайте выбор 38мм против 44мм ничем, кроме попытки сэкономить деньжат. 38мм не позволит спулить быстрее, и они оба закрыты когда закрыты, а в тот момент, когда они начнут открываться, и турбина начнет раскачиваться, 44мм будет иметь б’Ольшую пропускную способность и даст б’Ольшую мощь.
Я не говорю, что покупка 38мм гейта – ошибка. Есть особенности:
1) Он существенно дешевле 44-ого.
2) Да, он не даст такого же прироста мощности, тем не менее прибавка от внешнего гейта полюбому приличная, и, возможно, для большинства людей может показаться, что переплата за 44мм не стоит полученной разницы.
3) Он звучит более жестко, высокотонально, чем 44й и кажется поэтому более громким – но тут дело исключительно вкуса ваших ушей…
4) Он не на более надежных V-band хомутах – возможны сюрпризы с прокладками …сравните
Возможны разные варианты установки внешнего вестгейта — на синглскролл и твинскролл аппайпы, с выходом в атмосферу (скример пайп — screamer pipe ) либо с заводом газов обратно в выпуск перед изгибом даунпайпа
Вот например как сделано на комплекте APS TSR-70
а вот довольно «базовый» вариант — смотрите какая вкуснотищща… приятного аппетита, укушенные турбой!
Установка внешнего вестгейта
В продолжение темы в своем блоге про внешний вестгейт ( или как его еще называют External Wastegate, EWG )
решил все же заморочиться и порадовать своего лесничка этим редким, но таким полезным модом
Итакс, имеем: (перечисляю только то что важно здесь)
Мотор 2.5 EJ255 весь-из-себя-на-кованине
Турбокомпрессор IHI VF37 Twinscroll
Холодный впуск (CAI) из крыла Prodrive
Полный трехдюймовый выпуск AVO 76мм без единого заужения (причем на удивление тихий!)
Встроенный вестгейт имеет много минусов и ограничений для серьезных сетапов. Штатный вест не справляется уже с середины (т.к. мотор 2.5 с холодным впуском из крыла Prodrive генерит столько воздуха и работает настолько эффективно сточки зрения показателей VE (Volumetric Efficiency) — что турбина с ее маленьким колесом и маленьким гейтом просто «запирает» сама себя, раскручивая крыльчатку до второй космической скорости и перегревая воздух).
Целью было исключить внутренний маленький вестгейт из работы и передать управление стравливанием избыточного давления ПЕРЕД турбиной внешнему полноценному вестгейту TIAL 44mm через трехпортовый соленоид Prodrive by MAC.
Извергать раскаленные (порой до 900С) выхлопные газы было решено в атмосферу — так наиболее эффективно.
Получается, что в ногах водителя и пассажира находится адское жерло 44мм трубы, которая смотрит четко в асфальт — и звук, с которым выходят стравливаемые под нагрузкой газы, ударяется в асфальт и взрывной волной разлетается окрест. Звук очень громкий и жесткий. Но только когда ты именно «жаришь», — при обычной езде с наддувами до 0.6 бар гейт полностью закрыт и никак не проявляет себя, что для городской и умеренно трассовой эксплуатации БЛАГО из БЛАГ!
(аппайп впоследствии будет закрыт превосходными штатными кожухами — забыли сфотать!)