Что такое вестгейт?

Наверное многие неопытные владельцы автомобилей с турбодвигателем не разу не слышали про термин вестгейт. Между тем, это очень важный момент, в том случае если вы хотите подвергнуть своего коня легкому тюнингу.

Турбина вращается за счет выхлопных газов, которые проходя через лопасти крыльчатки, раскручивают ее. Вращающающаяся крыльчатка (пропеллер), раскручивает колесо компрессора турбины, что и приводит к созданию давления во впускном коллекторе. Уровень этого давления определяется количеством воздуха, проходящего через турбину. Количество и скорость выхлопных газов, зависят в свою очередь, от частоты вращения двигателя (об/мин), т.е. чем больще мощность на выходе — и больше об/мин совершает двигатель, тем больше выхлопных газов проходит через турбину, следовательно создается большее давление. Допустим, вы едите достаточно быстро, выхлопного газа много, турбина создает все больше и больше давления, выхлопного газа становится еще больше, и вот, в конце концов, турбина не выдерживает давления и просто напросто "пробивается" газом, попутно приканчивая двигатель.

Как же контролировать это давление?

Поток выхлопных газов на крыльчатку турбины должен буть уменьшен т.е. выхлопные газы должно контролируемо уходить или до турбины или непосредственно из нее. В стоковых машинах обычно практикуется внутренний перепускной клапан, т.е. выхлопные газы выводятся непосредственно из корпуса самой турбины. Однако многие устанавливают внешний перепускной клапан до входа в турбину путем установки перекрестной трубы или замены части выпускного коллектора.

Внутренний перепускной клапан имеет большое отверстие, через которое выхлопной газ выходит из турбины. На пути отверстия есть специальная заслонка, которая закрывает это отверстие в момент работы турбины (когда набирается требуемое давление) — по-принципу действия это чем-то похоже на дверь. И, как и дверь, заслонка имеет промежуточные положения — так называемой частичной открытости. Эта заслонка соединена с рычажком, который виден снаружи самой турбины. Рычаг, в свою очередь, соединяется с рычагом активатора.Активатор — это пневматическое устройство, которое преобразует давление в линейное движение (как насос), используя диафрагму и пружину. Активатор приводит рычагом в действие заслонку, вплоть до ее полного открытия при давлении в 10-12 psi.

Как же получается большее давление при установке контроллеров наддува? (буст-контроллер)

Соленоид — это специальный прибор, который устанавливается перед активатором, и изменяет давление, поступащее на активатор, таким образом активатор как бы обманывается соленоидом и "видит" не реальное давление в системе, а то, которое ему "демонстрирует" соленоид. Таким образом, если у вас давление до соленоида 13 psi, после него 10 psi, то перепускной клапан, если он активизируется при давлении в 12 psi, будет оставаться неактивным до 15 psi. (15-3=12), т.е. перепускной клапан откроется на давлении не менее 12 psi, хотя на самом деле будет уже 15 psi. Соленоид делает это за счет использования рабочего цикла маленького механизма(зачастую это маленький игольчатый клапан с пружинкой). С изменением рабочего цикла, соленоид пропускает больше или меньше воздуха через себя. Соленоид управляется компьютером, который считывая давления отдает приказ увеличить или уменьшить наддув, путем открытия или закрытия перепускного клапана.

Регулировка тяги перепускного клапана

Сам по себе рычаг свободно перемещается, качаясь на креплении. Если это не так, и он не двигается свободно, когда отсоединен от тяги перепускного клапана, значит есть какая-то проблема и что-то ему мешает. Это нужно исправить. Иногда рычаг двигается рывками, особенно при нагревании. Длина самой тяги активатора может варьироваться, таким образом регулируя степень открытости/закрытости перепускного клапана. Затягивание конца будет укорачивать тягу перепускного клапана, расслабление — удлинять ее. Если тяга короче, клапан более плотно закрыт, и активатору требуется большее давление чтобы открыть клапан. Результат — большее давление, более быстрое раскручивание турбины, и перепускной клапан не открываетя так сильно и так быстро. И наоборот при ослаблении тяги.

Если вы используете контроллер с обратной связью, который сам меряет и контроллирует давление (это обычное дело для электронных контроллеров), то регулировка тяги перепускного клапана — не даст такого же эффекта, как она дает при отсутствии обратной связи. Это происходит потому, что контроллер "принимает во внимение", произошедшие изменения, поэтому такая регулировка будет сказываться незначительно. Кроме того, хороший электронный контроллер держит перепускной клапан закрытым (давление на активаторе 0 psi), до тех пор пока не будет набран нужный уровень — таким образом набор давления происходит гораздо быстрее.

Внешние перепускные клапаны (external wastegate) Внешний перепускной клапан — отдельное устройство, которое создано для работы отдельно от корпуса турбины. (хотя некоторые внешние перепускные клапаны устанавливаются на корпус тубины — например Turbonetics). Внешние перепускные клапаны обычно расчитанны на гораздо больший поток воздуха, чем внутренние. Большинство из них имеет двойной активатор, это способствует более быстрому открытию клапана и обеспечивает лучший контроль за раскручиваемостью турбины. Если вы строите мощный автомобиль (500л.с. и выше), то внешний перепускной клапан (может и не один) — это единственно верный путь. Выход от внешнего перепускного клапана может направляться обратно в выхлоп или в атмосферу (правда это ОЧЕНЬ громко, можно поставить небольшую трубу с глушителем). Кроме того, внешние клапаны могут иметь разные пружины, тем самым, заменив пружину на более упругую, вы можете задать минимальный уровень наддува, предположим, в 5 psi.

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!

Всем привет, давно не писал по делу. Сегодня хочу Вам рассказать о различных системах контроля надува в турбо системе мотора. Но для начала, очень коротко о самой турбине и как она работает. Турбина или точнее турбокомпрессор состоит из двух частей – из самой турбины (горячая часть) и компрессор (холодная часть)

Вот так выглядит турбокомпрессор

1. Вход в турбину выпускных газов (из выпускного коллектора)
2. Вход в компрессор свежего воздуха
3. Выход из турбины горячих газов в систему выпуска
4. Выход из компрессора сжатого воздуха
Принцип очень простой отработанные газы, попадая в турбину, раскручивают крыльчатку (лопатки) которая имеет одну ось с лопатками компрессорной части. Крыльчатка компрессора всасывает свежий воздух и под давлением (создает надув, избыточное давление) направляет сжатый воздух в интеркулер, где он охлаждается и потом поступает в камеру сгорания. Вот и все.

Но сегодня я бы хотел более подробно остановится о принципах, видах контроля надува. Последнее время мне часто попадались споры о том, что лучше 2 портовый или 3 портовый соленоид и т.д. Лично я даже, не понимаю сути этих споров. Моя цель рассказать Вам, как все это работает, а Вы потом сами решите, что лучше.

Надув контролируется регуляцией выпускных газов в горячей части турбокомпрессора (турбине). Для этого в ней есть специальный клапан, дверка или вестгейт

(это кстати мой любимый актуатор)
В нутрии актуатора есть возвратная пружина. Если ее не будет, то давление выпускных газов в турбине сразу откроют вестгейт и мы не сможем создать избыточное давление (буст). Обычно в стоке (если у машины максимальное давление около 1 бара) пружина устанавливается на 0.6 бара. Расмотрим на различных примерах

При таком подключении (на актуатор подается давление, источник должен быть до заслонки, чем ближе, короче трубка, тем лучше) надув будет контролироваться жесткостью пружины актуатора. Если мы уберем источник давления на актуатор (заглушим трубку) то надув будет максимально возможный (очень большой)
Как мы можем увеличить надув, есть много вариантов. Один из хорошо себя зарекомендовавших это установка в актуатор пружины под планируемый надув, работает великолепно. Этот вид подключения можно использовать, как при установке турбокомпрессора на атмосферный мотор, так и при желании улучшить характеристики стандартной системы контроля с помощью соленоида. Очень просто, подберите пружину или актуатор с жесткостью пружины для планируемого Вами максимального надува, Подключите как на выше указанном примере. Трубки, идущие к соленоиду заглушите, а сам соленоид оставьте подключенным к разъему (или можете заменить на сопротивление 10 кОм)

Самое главное, Вы должны понять принцип, а он очень простой. В выше указанном примере давление контролируется пружиной актуатора. Если мы отсоединим от источника давления, то сможем увеличить надув в 2 раза (возможно). В таком случае без помощи дополнительного давления на мембрану актуатора будет необходимо создать намного больше обратного давления в системе выпуска, для открытия вестгейта.
Принцип ясен, уменьшая подачу давления на актуатор, мы увеличиваем силу необходимую для открытия вестгейта и тем самым увеличиваем надув, избыточное давление или буст.
Скажем у Вас пружина на 0.6 бара и Вы решили поднять давление до 0.9 бар, что можно для этого сделать. Вот несколько вариантов

Установка рестриктора. Чем меньше будет диаметр рестриктора, тем меньше будет подаваться давления на актуатор, и тем больше мы сможем получить избыточное давление (надув). Какой диаметр рестриктора? Необходимо подбирать, скажем, где-то между 1.5 мм – 0.8 мм.
Если для Вас это слишком сложно, то можете использовать следующий вариант

Обыкновенный ручной (мануал) буст контролер. В принципе это регулируемый рестриктор, не более. Зажимаем, уменьшаем диаметр, уменьшаем давление на актуатор – понимаем давление турбины и наоборот.
Это мы рассмотрели возможные механические варианты регулирования надува. Конечно, большинство современных моторов с турбонадувом используют электронную систему управления. Предлагаю рассмотреть основные, с использование электронного соленоида 2 или 3 портового. Соленоид, это электромагнитный клапан, который регулируется ЭБУ.
Основные схемы подключения