エンジンのウェイストゲートデバイスの理解と維持

業界では、 私たちは言いたいです、 「ターボは小さなエンジンに大きなエンジンだと思わせます！」エンジンのサイズやガソリンかディーゼルかに関係なく、 14.68psiのブースト圧ごとに エンジンはサイズが2倍になったと考えています。

これは、大気圧が名目上14.68psiであると考えられているという事実に根ざしています。そう、 エンジンがブースト圧で同じ値を検出した場合、 そうすれば、排気量の2倍の力を生み出す可能性があります。

ほとんどのメーカーはターボチャージャーのブーストをpsiで監視または評価していますが、 略語atmを使用するものもありますが、 これは雰囲気を表しています。この測定値に相当するメートル法はバーです。 atmをpsiに変換するには、 14.68を掛けます。

例えば、 エンジン仕様書に最大ブースト圧が2.1atmと記載されている場合、 2.1の14.68倍になります。 これは30.83psiに相当します。 1つのバーは0.9869atmに相当します。 または14.5psi。したがって、 3バールの圧力は43.5psiに等しくなります。

簡単に計算するには、 ほとんどの人は、公称大気測定値として15psiを使用します。

これが確立されると、 インテークマニホールドで読み取られるターボチャージャーブーストは、大気圧を超える圧力です。スロットル全開の自然吸気エンジンでは、 誘導システムの圧力は大気圧と見なされます。流量損失のため、それよりわずかに少なくなります。対照的に、 真空とは、大気圧よりも低い圧力のことです。

ターボチャージャーには、タービンとコンプレッサーの2つの主要コンポーネントがあります。口語的に、 これらはホットサイドとコールドサイドです、 それぞれ。タービンはエンジンの排気ガスに接続されており、シャフトを介してコンプレッサーに接続されています。

このシャフトのフィンは反対方向に角度が付けられています。高温の排気ガスがシリンダーヘッドから出ると、 川が水車を操作するのと同じ方法で、タービンホイールを拡張および回転させます。コンプレッサーは同じシャフト上にあるので、 タービンが回転すると、 コンプレッサーホイールもそうです。タービンは駆動部材であり、 コンプレッサーが被駆動部材である間。

コンプレッサーの動作により、エンジンの誘導経路に空気が送られます。 これには2つの重要な効果があります。シリンダーに入る圧力を大気圧以上に上げます。 そしてそれはcfm（立方フィート/分）で測定されるエンジンへの気流の量を増やします。

圧力の増加と流入する空気の質量の累積効果により、ブースト圧力が発生します。タービンの速度と、 順番に、 ブースト圧力は、排気ガスの流れと温度によって制御されます。圧力を調整する必要があり、ウェイストゲートを使用するほとんどのアプリケーションで実現されます。

ウェイストゲート

ブースト圧を制御する手段がなかった場合、 一連のイベントを通じて、シリンダー圧力がエンジン設計の安全限界を超える可能性があります。

ウェイストゲートは、制御された量の排気ガスがタービンホイールと相互作用するのを回避することによってブースト圧力を制御するために使用されます。それは、排気流の一部を向け直す通路に対して閉じるディスクにすぎません。

通路が開いているとき、 ブースト圧は制限されています。閉まっているときは、 ターボチャージャーの可能性を最大限に引き出すことができます。

タービンホイールとコンプレッサーホイールの両方の形状とサイズに専用の科学があるため、すべてのターボチャージャーは洗練されたエンジニアリングであることを認識しておく必要があります。気流と圧力ポテンシャルは、2つのホイールの設計によって作成されます。 エンジニアリングのあらゆる側面と同様に、 妥協点があります。

オーバーブーストの防止

ウェイストゲートを使用すると、エンジニアは、エンジンの全負荷で過大なブーストを発生させずに、低から中程度のエンジン速度で目的のパフォーマンスを実現できるターボチャージャーを作成できます。また、低い排気流量と温度でタービンホイールをより速く加速させることもできます。 ブースト圧をより早くもたらし、ラグされたときにエンジンをより扱いやすくします。

エンジン出力を超えるターボチャージャーの追加の利点は、エンジン排出量の一般的な削減と効率の向上です。

増加した空気圧とシリンダーへの流れにより、ボア内の乱流が増加し、 順番に、 火炎速度を改善し、燃料と空気をより完全に混合します。ウェイストゲートを使用すると、エンジニアは混合気の動きを利用して、燃焼圧力を抑えながら排出ガスを減らすことができます。まだ、 ウェイストゲートはこれをすべて単独で達成することはできません。

ターボチャージャー、 ウェイストゲートを装備した場合、 また、アクチュエータを使用しています。アクチュエーターはロッド付きのキャニスターに似ており、ターボチャージャーに取り付けられています。

このユニットはロッドでウェイストゲートに接続し、排気流制御のためにディスクを通路から遠ざける役割を果たします。キャニスターの中、 ブーストを感知するためにゴムホースを接続するポートに加えて、ベローズとスプリングがあります。内部スプリングは、ウェイストゲートポートを閉じたままにするためにロッドを配置します。これで、すべての排気ガスがタービンホイールに送られます。

ベローズマニホールド（ブースト）の反対側では、 圧力はばねに逆らって作用し、 ロッドを動かしてウェイストゲートを開きたい。希望のブースト圧力でのスプリングの張力に応じて、 ベローズが引き継ぎ、バイパス通路を開きます。 したがって、 シリンダー内のタービン速度と圧力を制限します。

電子制御を備えたほとんどのエンジンは、アクチュエータのベローズに信号を送るためにソレノイドも採用しています。これにより、最大ブーストにさらに有限の制御を追加しながら、低速でのターボのより迅速なスプールアップが可能になります。一部の古いディーゼルエンジンはウェイストゲートを使用していません。それらのアプリケーションでは、 ターボは、必要な最大ブーストを生成するように設計されているため、安全性は採用されていません。ウェイストゲートのないターボは、天候や燃焼条件を補正しないため、それほど効率的ではありません。巻き上げるのも怠惰です、 エンジンの応答性が低下します。

潜在的な問題

ウェイストゲートシステムは非常に信頼性がありますが、 以下は一般的で簡単に修正できる状態です。

• 低ブースト。 この場合の問題の原因は、カーボンとバイパス排気のためにウェイストゲートハウジングのディスクが密閉されていないことです。アクチュエータのスプリングが弱いか、故障しています。
• オーバーブースト。 ここでの原因はゴムのひび割れです、 ブースト検知ラインの故障、 故障したベローズまたは内部に漏れているベローズ。そのように装備されている場合、 もう1つの原因は、ブーストソレノイドが故障しているか、電気信号を失ったことです。
• はためくブースト。 アクチュエータのバネが弱い。

これらの問題のいずれかについては、 ターボチャージャーを交換したり、再構築したりする必要はありません。これらはすべて外部部品であり、多くの場合、エンジンのユニットで修理できます。ウェイストゲートロッドにロックナットが付いている場合は、 ロッドを短くすると、排気がバイパスされる前にブースト圧力が増加します。ロッドを長くすると、 ブーストは低くなります。