Denna svenska uppfinning är den vanligaste metoden för laddtrycksreglering bland bensinmotorer, men den förekommer även på vissa dieslar då man vill ha högre laddtryck på låga varvtal vilket man inte kan få genom anpassning av storleken på turbinhuset. Wastegateventilen är ett mycket enkelt system som fungerar mycket bra. Man har en ventil på grenröret som öppnar och släpper avgaser förbi turbinen och på så sätt minskar gasflödet genom turbinen vilket i sin tur påverkar varvtalet på turbin och kompressor. Lägre varvtal på kompressorn ger lägre laddtryck. Det finns idag två typer av wastegateventiler, integrerade eller separata. Den integrerade är inbyggd i turbon och är mycket vanlig på standardbilar då den är enkel och billig. Nackdelarna med inbyggd ventil är att placeringsmöjligheterna blir ganska begränsade och att gaserna går tillbaka direkt (eller i bästa fall efter en bit) efter turbinutloppet vilket stör flödet från turbinen. En separat wastegate har fördelen att man kan sätta den där den behövs bäst och att man inte behöver leda tillbaka avgaserna, och om man vill leda tillbaka gaserna kan man göra det där man anser det lämpligt. En wastegate är alltså det lämpligaste alternativet för en bensinmotor, och helst ska denna vara av separat typ. Men vilken storlek ska ventilen ha, vart och vart ska den placeras och hur bör ventilen utformas?
Placering
En separat ventil bör placeras på ett symmetriskt sätt, dvs. gaserna ska kunna ta sig ut via wastegateventilen istället för via turbinen utan att behöva gör några större riktningsändringar. Om man sätter ventilen på ett sådant sätt så att gaserna får svårt att flöda via wastegateventilen kommer det leda till problem med laddtrycksregleringen, speciellt på högre varvtal då höga gasflöden och hastigheter förekommer, i värsta fall kommer laddtrycket skena. En dålig placering kommer också kräva en betydligt större ventil än vad man egentligen skulle ha behövt och sämre spool-up.
Ett problem är att många ser wastegaten som en dump som dumpar onödiga avgaser. Det korrekta perspektivet är att wastegate är en vital komponent som rätt monterad kommer hjälpa turbon att bygga upp tryck snabbare, och därigenom mer effekt.
För att nå det målet bör man streamline'a avgasflödet från grenröret in i wastegaten och sedan ut i avgassystemet.
Fig. 16.2, visar hur flödet bör se ut.
Tänk på att en extern wastegate inte behöver vara monterad nära grenrör/turbo, faktiskt så är placering en bit ifrån en stor fördel, lägre temperatur bidrar till att livslängden på ex fjäder och membran ökar ganska rejält, mindre turbulens av avgasflödet.
Fig. 2, En välkonstruerad wastegate från HKS. Notera ventilsätet i den understa av plattorna. Monteringen sker med de rostfria pinnbultarna.
Wastegateventilens konstruktion
Ventilen måste vara gjord i sådant material att de tål de höga temperaturer som förekommer, detta kan i vissa fall röra sig om temperaturer över 1000°C. Rostfritt eller en värmehållfast legering som nimonic eller inconel är ett bra val då den inte bara ska tåla temperaturen utan också leda värme dåligt så att manöverdelen av wastegateventilen får så låg drifttemperatur som möjligt. Av denna anledning försöker man få värmeöverföringsarean till manöverdelen så liten som möjligt, dessutom brukar man ha ett isolerande material mellan delarna för att ytterligare minska värmeöverföringen. Ventilen ska ha ungefär 75 % av arean för utloppet och kraften som verkar på ventilen på grund av avgastrycket måste verka åt samma håll som kraften som öppnar ventilen. Vanliga dimensioner för separata wastegateventiler är 30-50 mm. 30 mm till ca 250 hk, 40mm till ca 500 hk och 50mm till ca 1000 hk. För de flesta fall så bör man inte ha större ventil än 50mm, använd två istället, då får man dessutom snabbare regleringstid. Mindre ventiler än 30 mm är ovanligt då de flesta små aggregat har integrerad wastegate. Flänsen mot grenröret bör vara tjock och ventilen bör fästas med rostfria pinnbultar. Som alltid är flera mindre bultar att föredra framför färre men grövre bultar. Kolven som genererar ventilrörelsen bör vara stor och lätt. Lägre vikt betyder mindre tröghetsmoment vilket är en bra grund om man vill att ventilen ska svara snabbt. Genom förspänningen av fjädern kan man reglera grundladdtrycket (och därmed även max trycket) något utan att byta fjäder, man kan justera ca +- 0,1 bar.
Ett urdrag ur "Att turboladda en ottomotor" skriven av Johan Edlund
och redigerad av Qula
Uppdaterad 2004-12-27
