Wastegate

Wastegate, was ist das?

Das Wastegate ist ein Ventil, das den Ladedruck des Turboladers über Unterdruck und Druck regelt.

Ein Wastegate ist ein Gerät, das dabei hilft, den Ladedruck in einem Turbomotor zu steuern, indem es die durch den Turbo strömenden Abgase reguliert und den maximal erzeugten Ladedruck begrenzt. Dies verhindert einen übermäßigen Ladedruck und hält den Turbo für die beste Leistung am Laufen.

Wastegate-Ventile bestehen in der Regel aus einem Einlass und einem Auslass, die über ein Ladedruckregelventil geöffnet und geschlossen werden. Das Ladedruckventil ist mit dem Wastegate-Ventil verbunden und ist für dessen Öffnen und Schließen zuständig. Das Ladedruckregel-/Ladedruckventil öffnet und schließt das Wastegate, um zu regulieren, wie viel Abgas durch den Turbo strömt und somit wie viel Ladedruck erzeugt wird.

Wie funktioniert ein Wastegate?

Ein Wastegate lässt einen Teil der Abgase durch, bevor sie die Turbine des Turboladers erreichen, um den Turbo von einem ungewollten Ladedruck zu entlasten. Die Abgase werden durch das Ventil des Wastegates freigesetzt, das dann zum Abgassystem führt. Bei Leistungsanwendungen wird dieser manchmal direkt in die Luft geleitet, damit keine Turbulenzen in der Abgasanlage entstehen.

Warum wird Wastegate verwendet?

Ein Wastegate dient dazu, den Ladedruck so zu regeln, dass der gewünschte Ladedruck gehalten wird und einer ungewollten Ladedruckspitze entgegenzuwirken.

Ein externes Wastegate wird normalerweise benötigt, wenn das interne Wastegate des Turbos den Ladedruck nicht effektiv steuern kann. Dies kann mehrere Gründe haben, darunter ein fehlerhaftes oder beschädigtes internes Wastegate, eine falsche Wastegate-Federgröße oder einfach, weil der Ladedruck zu hoch / der Durchfluss zu hoch / der Gegendruck zu hoch ist, als dass das interne Wastegate damit umgehen könnte. Was auch immer der Grund ist, ein externes Wastegate kann helfen, den Ladedruck zu regulieren und ein Überdrehen des Turbos zu verhindern.

Ein Wastegate kann auch zur Feinabstimmung des Druckniveaus verwendet werden. Durch Einstellen der Position des externen Wastegate-Entlastungsrohrs kann verändert werden, wie viel Abgas vom Turbinenrad weggeleitet wird. Dadurch kann der Ladedruck je nach Bedarf erhöht oder verringert werden, was eine genauere Steuerung des Ausgangs-/Ladedrucks des Turbos ermöglicht.

Verbindungen

• Auspuffeinlass
  Am Abgaseinlass treten die Abgase des Motors in das Auslassventil am externen Wastegate ein. Ein internes Wastegate befindet sich im Abgasgehäuse eines Turbos, sodass der Einlass der Teil des Turbinengehäuses ist, an dem Abgase das interne Wastegate-Ventil erreichen können. Anschlüsse am externen Wastegate sind in der Regel V-Band oder geschraubte Flansche.

• Abgasauslass
  Abgasauslass ist, wo Abgase evakuiert werden. Dies gilt sowohl für interne als auch für externe Wastegates. Dieser ist nach dem Turbinenrad des Turboladers mit dem Abgassystem des Motors verbunden. Das externe Wastegate hingegen kann das Abgas auch direkt in die Luft leiten und nicht zurück in die Abgasanlage. Anschlüsse am externen Wastegate sind in der Regel V-Band oder geschraubte Flansche.

• Vakuum
  An das Motorvakuum über den Motoransaugkrümmer, Vakuumstation anschließen. Einige Wastegates sind für Staudruck-gesteuerte Ventile vorbereitet und können dann zwei Unterdruckanschlüsse haben. Ein Anschluss oberhalb der Wastegate-Membran und einer unterhalb der Membran. Die Anschlüsse sind normalerweise ein Innengewinde mit 1/8" NPT.

• Wasser ein / aus (wg Kühlung)
  Einige Wastegates haben Wasserkühlungsanschlüsse. Diese müssen nicht in einem bestimmten Fluss angeschlossen werden. Die Anschlüsse sind normalerweise ein Innengewinde mit 1/8" NPT.

Verschiedene Wastegate-Typen

Es gibt tatsächlich zwei Optionen für Wastegates, eines ist intern und in das Turbinengehäuse des Turbos eingebaut. Die andere Variante ist extern und wird am Auspuffkrümmer montiert.

Beide werden über das Ladedruckventil eingestellt, das mit einer ECU verbunden ist. Druck auf den gewünschten Ladedruck geregelt wird und wie weit das Ventil offen oder geschlossen gehalten wird.

Intern oder extern?

Um die Wahl zwischen externem und internem Wastegate zu erleichtern, werden wir Faktoren ansprechen, die die Wahl beeinflussen.

Platz
Ein Faktor bei der Wahl eines internen gegenüber einem externen Wastegate kann Platzmangel sein und das externe Wastegate kann nicht verwendet werden. Ein weiterer Faktor kann sein, wie servicefreundlich es sein sollte. Das interne Wastegate ist oft sehr einfach zu handhaben, da nur minimale zusätzliche Teile berücksichtigt werden müssen.

Andererseits kann es um den Turbolader mitunter so eng werden, dass auf das externe Wastegate zurückgegriffen werden muss.

Durchfluss / Leistung
Obwohl ein internes Wastegate (in einigen Fällen) eine Leistung von bis zu 1000 PS bewältigen kann, ist es üblicher, das externe Wastegate für Leistungen über 5–700 PS zu verwenden. Sie sind in einer Vielzahl von Größen und Designs erhältlich, um den meisten Anforderungen gerecht zu werden. Sie können sogar zwei externe Ventile verwenden, um eine extreme Kontrolle über den Ladedruck zu erhalten.

Trotzdem ist ein internes Wastegate eine Alternative, die verwendet werden kann. Dann ist es aber wichtig, dass Faktoren wie der Abgasgegendruck im vorderen Auspuffrohr / Downpipe deutlich geringer sind als der Krümmerdruck, damit das Wastegate die Abgase wirklich ordentlich abführen und sein volles Potenzial entfalten kann.

Wahl der Größe

Welche Größe des Wastegates verwendet werden sollte, hängt von vielen Faktoren ab, darunter Hubraum des Motors, Art des verwendeten Kraftstoffs, verfügbarer Platz für das Wastegate (und Position/Winkel), maximale Motordrehzahl, Anzahl der Turboeinheiten, Anzahl der verwendeten Wastegates und gewünschter Ladedruck Druck / Ladedruckbereich.

Installation

In der heile Welt für das Wastegate, dann soll man eine Autobahnausfahrt imitieren. Mit anderen Worten, Abgase, die vom Motor zum Turbo kommen, müssen sanft vom Pfad zum Wastegate geleitet werden. Dann kann man ein kleines Wastegate haben und muss wegen der guten Strömung nicht mit der Größe des Wastegates kompensieren.

Aber dann ist es für den Turbo nicht mehr optimal, da im Kollektor eine große Oberfläche entsteht, die Turbulenzen erzeugt und die Strömung stört. Hier muss man Kompromisse eingehen.

Dann montieren Sie das Rohr stattdessen mit einem etwas spitzeren Winkel in Richtung 90 Grad zum Wastegate und kompensieren dies mit einer größeren Größe des Wastegates. Dann bekommt man trotz größerem Wastegate eine kleinere Anschlussfläche zum Kollektor. Dieses Setup stört den Fluss zum Turbo nicht so sehr, wenn es nicht verwendet wird, und kann immer noch genug Luft evakuieren

Sie sollten das Wastegate-Rohr jedoch niemals in die entgegengesetzte Richtung der Abgase (über 90 Grad) winkeln. Dann hast du einen schlechten Durchfluss zum Turbo und zum Wastegate.

Grundladedruck

Die eingebaute Wastegate-Feder ist der niedrigste Ladedruck, den Sie haben können. Mit anderen Worten: Wenn eine Wastegate-Feder mit 7psi (0,5bar) verbaut ist, kann man keinen maximalen Ladedruck unter 7psi haben.

Ohne Ladedruckbegrenzung / Ladedruckventil / Wastegate-Ventil / Wastegate-Regelung erreicht man nur den sogenannten Grundladedruck.

Zusätzlich zum Federdruck können Abgaspulse und -strömung beeinflussen, wann sich die Feder öffnet oder schließt.

Wastegate-Feder auf maximalen Ladedruck einstellen

Der Gegendruck am Wastegate-Ventil wirkt dem Ladedruck im Ansaugtrakt entgegen. 1 bar am Einlass entspricht etwa 1 bar am Wastegate-Ventil. Außerdem haben Sie die Feder installiert, um das Ventil geschlossen zu halten. Eingebaute Feder von 0,5 bar und Ladedruck von 1 bar stehen ca. 1,5 bar am Sitz des Wastegate-Ventils entgegen. Aber mit Abgasimpulsen und Strömung, die den Druck im Krümmer zum Wastegate-Ventil beeinflussen, ist es keine genaue Zahl.

Ein höherer Abgasstrom kann das Öffnen des Ventils verhindern und ein höherer Abgasgegendruck kann dazu führen, dass das Ventil gemäß dem obigen Beispiel früher als 1,5 bar öffnet.

Wenn das Ventil zu früh öffnet, vor dem gewünschten maximalen Ladedruck, kann eine stärkere Feder eingebaut werden, um dem höheren Druck standzuhalten. Auch der Einbau / die Platzierung des Wastegates verändert den Druck, bei dem es öffnet / schließt, in Relation zum Druck der Feder.

Material

Internes Wastegate
Ein internes Wastegate, das an einem Originalauto montiert ist, besteht normalerweise aus einer gepressten Blechkonstruktion, bei der die Membran nicht austauschbar ist. Sollte diese kaputt gehen, muss die gesamte Einheit ausgetauscht werden. Im Aftermarket wird das Gehäuse für ein internes Wastegate aus gefrästem Aluminium hergestellt, das zerlegbar ist, damit die Membran ausgetauscht werden kann. Andere Teile wie der Wastegate-Arm und andere Befestigungsdetails sind aus Stahl gefertigt.

Externes Wastegate
Ein externes Wastegate wird häufig nachgerüstet, und es werden fast ausschließlich feinere Materialien verwendet.
Der untere Teil (die heiße Seite) ist aus Aluminium gegossen.
Der obere Teil (die kalte Seite) ist in Aluminium gefräst.

Wie ein internes Wastegate für den Aftermarket kann das Oberteil geteilt und die Membrane als Serviceteil getauscht werden. Das Zubehör ist aus Stahl.

Zubehör

Ladedruckventil
Ein MAC-Ventil / Magnetventil, das zwischen der Druckseite des Turboladers und dem Wastegate angeschlossen ist. Diese Einheit ermöglicht die Regulierung des Ladedrucks.

Wastegate-Membran
Die Membran ist mit dem Wastegate-Ventil verbunden. Wenn sich Druck oder Vakuum aufbaut, öffnet oder schließt die Membran das Wastegate-Ventil, um den Abgasstrom durch den Turbo zu regulieren.

Wastegate-Feder
Die Feder, die das Wastegate-Ventil geschlossen hält. Der Druck auf die Wastegate-Feder ist der sogenannte Grundladedruck. Ohne Ladedruckventil ist dieser Druck der maximale Ladedruck.

Wastegate-Arm
Ein Wastegate-Arm verbindet die Vakuumseite (kalte Seite) mit dem Wastegate-Ventil (heiße Seite) am Turboauspuffgehäuse. Ein Wastegate-Arm wird nur bei internen Wastegates verwendet. Es gibt gerade und gebogene Arme. Verwenden Sie nach Möglichkeit immer einen geraden Arm, die Chance auf eine gute Funktion ist größer, auch wenn Sie einen abgewinkelten Wastegate-Arm an einem internen Wastegate verwenden können, empfehlen wir dies nicht, da es leichter klemmen kann, da die Zugkraft nicht gerade ist .

Überprüfe dein Wastegate

Leckage und Vakuum prüfen
Indem Sie Druck auf den oberen oder unteren Teil der Membran ausüben, können Sie sehen, ob Lecks vorhanden sind, bevor Sie das Ventil an Ihrem Motor montieren. Wenn Sie Druck auf die Membran ausüben, sollte sie überhaupt nicht undicht sein, sie sollte vollständig dicht sein. Einige Wastegates sind für die Verwendung mit Gegendruck für eine schnellere / bessere Regulierung vorbereitet. Dann können Sie Druck auf der Unterseite der Membran anschließen. Wenn Sie diese Seite unter Druck setzen, wird es zwischen der Ventilführung und dem Ventil selbst ein wenig lecken. Diese Leckage ist völlig in Ordnung, da sie die Motorfunktion nicht beeinträchtigt. Der Verdacht auf eine übermäßige Leckage muss hier mit der Werkstatt / dem Installateur geprüft werden, der diese dann messen muss. Im Allgemeinen wird der Druck in einer Sekunde oder mehr abgebaut. Wenn es schneller geht, kann das Spiel zu groß sein, was auf Verschleiß hinweist.

Bewegung testen
Indem Sie Druck auf den unteren Teil der Membran oder Vakuum auf den oberen Teil der Membran ausüben, können Sie das Ventil im Wastegate öffnen und schließen. Auf diese Weise können Sie leicht sehen, ob sich das Ventil frei bewegt, ohne zu klemmen.

Federdruck prüfen
Durch Druck auf den unteren Teil der Membran oder Vakuum auf den oberen Teil der Membran können Sie sehen, bei welchem Druck sich das Ventil öffnet. Das ist der Druck der verbauten Wastegate-Feder.

Probleme

Ein defektes Wastegate kann schwere Motorschäden verursachen, da der Turbo keine Ladedruckregelung mehr hat. Das bedeutet, dass der Druck weiter aufgebaut wird und die Turbine weiterdreht, bis etwas kaputt geht oder durch Sicherheitsfunktionen im Motormanagement gestoppt wird! In den meisten Fällen besteht die beste Lösung darin, die verschlissenen Innenteile durch neue zu ersetzen.

Eine einfache Fehlerbehebung des Ventils besteht darin, das Ladedruckregelventil zu trennen und nur den Grundladedruck zu verwenden. Schritt 2 besteht darin, das Ventil zu demontieren und gemäß Punkt 13 zu prüfen. Auch die Unterdruckleckage durch Unterdruckschläuche zum und vom Wastegate ist ein wesentlicher Einflussfaktor.

Kein Ladedruck
Das Ventil ist offen. Dies wird als Boost-Kriechen bezeichnet und bedeutet, dass das Ventil geöffnet ist. Bei geöffnetem Wastegate-Ventil kann sich kein oder nur ein geringer Ladedruck aufbauen. Hängt vom Vakuum über der Membran oder dem Bindungsventil ab.

HINWEIS!
Das Ventil kann anfangen zu klemmen, wenn es heiß wird, und dann wieder gut funktionieren, wenn es abkühlt.

Ungleichmäßiger Ladedruck
Das liegt oft an einer lästigen Ladedruckregelung. (Einstellung in ECU oder Hardware).

Es kann aber auch an einem klemmenden Wastegate-Ventil liegen.

Nur voller Ladedruck
Das Ventil ist geschlossen. Wenn das Ventil in seiner geschlossenen Position stecken geblieben ist. Es kann auch an einer falschen Ladedruckregelung liegen.