Wastegate i zawór upustowy (BOV): czym się różnią

Obie nazwy brzmią podobnie, a oba zawory należą do układu doładowania, ale pracują po przeciwnych stronach układu i robią zupełnie różne rzeczy. Wastegate ogranicza prędkość turbiny, kierując część spalin obok niej. Zawór upustowy (BOV, blow-off valve) odprowadza sprężone powietrze, gdy przepustnica się zamyka. Ten poradnik wyjaśnia, jak działa każdy z nich, jakie są ich odmiany i na co patrzeć przy wyborze. Dobór samej turbosprężarki opisuje osobny poradnik: Jak dobrać turbosprężarkę.

Bezpieczeństwo i przepisy. Część elementów z tej kategorii jest przeznaczona do sportu motorowego lub użytku poza drogami publicznymi. Wypuszczanie spalin lub powietrza doładowanego do atmosfery zmienia hałas pojazdu, a modyfikacje mogą wymagać zmian w dokumentach pojazdu lub dodatkowego badania technicznego i mogą skutkować utratą gwarancji producenta pojazdu. Zalecamy montaż i ustawienie w wykwalifikowanym warsztacie.

Dwa zawory, dwa zadania

Wastegate leży po stronie wydechowej. Turbina kręci się tym szybciej, im więcej spalin przez nią przepływa, a to rośnie wraz z obrotami silnika. Wastegate otwiera obejście turbiny i część spalin płynie obok niej, dzięki czemu prędkość turbiny, a z nią ciśnienie doładowania, nie rośnie bez kontroli.

Zawór upustowy leży po stronie dolotowej, na przewodzie z doładowanym powietrzem. Po gwałtownym zamknięciu przepustnicy turbina nadal się kręci, a powietrze nie ma dokąd płynąć. Przepływ przez sprężarkę spada, ciśnienie zaczyna się cofać i pulsować (zjawisko zwane pompażem, ang. compressor surge). To obciąża wał i łożyska turbosprężarki. BOV otwiera się wtedy i wypuszcza nadmiar ciśnienia.

W skrócie: wastegate decyduje o tym, jak szybko kręci się turbina, a BOV chroni sprężarkę po zdjęciu gazu. Żaden z nich nie zastępuje drugiego.

Wastegate: wewnętrzny czy zewnętrzny

Wastegate wewnętrzny jest wbudowany w obudowę turbiny, a obejście zamyka klapka sterowana siłownikiem. Jest zwarty i prosty w montażu, ale ma ograniczoną zdolność odprowadzania spalin, a turbulencje w wylocie mogą utrudniać przepływ. Przy wyższych obrotach grozi to tak zwanym boost creep, czyli niekontrolowanym wzrostem ciśnienia doładowania.

Wastegate zewnętrzny to osobne urządzenie montowane na kolektorze wydechowym, zwykle większe i o swobodniejszym przepływie, co daje precyzyjniejszą kontrolę doładowania. Wymaga kolektora z odpowiednim wylotem i decyzji, dokąd skierować odprowadzane spaliny: z powrotem do układu wydechowego za turbiną albo wprost do atmosfery. Wyrzut do atmosfery jest głośny i może być niezgodny z przepisami o hałasie.

Według producenta jednego z zaworów zewnętrznych obowiązują dwie zasady montażu: zaworu nie mocuje się do obudowy turbiny, a przyłącze do kolektora powinno mieć łagodne, ukośne przejście zamiast ostrego kąta prostego, który ogranicza przepływ.

Jak steruje się wastegate: sprężyna i ciśnienie

Siłownik ma membranę i sprężynę. Sprężyna dociska zawór w położeniu zamkniętym, a ciśnienie doładowania podane pod membranę działa przeciwko niej. Gdy ciśnienie pokona siłę sprężyny, wastegate zaczyna się otwierać. Sprężyna wyznacza więc ciśnienie bazowe, a wyższe ciśnienie doładowania uzyskuje się, dodając elektroniczny regulator doładowania, czyli zawór sterujący pracujący pod kontrolą sterownika silnika, który zmienia ciśnienie docierające do siłownika.

W siłowniku dwuportowym drugi port jest po przeciwnej stronie membrany. Ciśnienie podane na ten port wspomaga sprężynę w zamykaniu zaworu. Wymaga to zwykle wielodrożnego zaworu elektromagnetycznego.

Zawór upustowy: recyrkulacyjny czy atmosferyczny

BOV recyrkulacyjny (nazywany też zaworem obejściowym lub diverterem) kieruje wypuszczone powietrze z powrotem do dolotu, przed sprężarkę. Pracuje cicho, a powietrze wraca do układu.

BOV atmosferyczny wypuszcza powietrze na zewnątrz i daje charakterystyczny syk. W samochodach z przepływomierzem masowym (MAF) umieszczonym przed sprężarką ma to skutek uboczny: sterownik uwzględnił już powietrze, które zostało zmierzone, a po wypuszczeniu do atmosfery nie trafia ono do silnika. Prowadzi to do chwilowego wzbogacenia mieszanki, które może skutkować nierówną pracą, a w skrajnych przypadkach gaśnięciem silnika. Dlatego w takich autach częściej stosuje się wersję recyrkulacyjną lub zawór łączony, w którym część powietrza zawraca się do dolotu.

BOV otwiera się dzięki przewodowi podciśnienia z kolektora ssącego za przepustnicą. Podczas przyspieszania ciśnienie jest dodatnie i zawór pozostaje zamknięty. Po zamknięciu przepustnicy w kolektorze pojawia się podciśnienie i zawór się otwiera. Próg otwarcia zależy od sprężyny, a w niektórych zaworach można ją wymienić lub wyregulować.

Porównanie rodzajów

Jak dobrać: na co patrzeć

• Typ turbosprężarki i kolektora. Wastegate wewnętrzny jest częścią turbiny, więc dobiera się go razem z nią. Zewnętrzny wymaga kolektora z gniazdem pod zawór oraz przyłączy o odpowiedniej średnicy.
• Rodzaj sterowania. Sprawdź, czy sterownik silnika steruje doładowaniem przez zawór elektromagnetyczny i czy siłownik jedno- czy dwuportowy pasuje do jego układu.
• Sprężyna. Jej wartość wyznacza ciśnienie bazowe. Zakres dostępnych sprężyn podaje producent zaworu, a wybór uzgodnij z tunerem, który zna ustawienia sterownika.
• Przepływomierz. W samochodzie z MAF wybieraj BOV recyrkulacyjny, chyba że kalibracja uwzględnia wersję atmosferyczną.
• Dopasowanie do silnika. Przyłącza, długość przewodów podciśnienia i miejsce montażu zależą od modelu. Zestaw dedykowany do konkretnego auta oszczędza pracy, ale i tak sprawdź szczegóły w opisie produktu.

Montaż i typowe błędy

• Nieszczelne przewody podciśnienia i ciśnienia. Pęknięty lub źle założony wąż zaburza pracę siłownika i zaworu. Częstym objawem jest niestabilne doładowanie.
• Zły kąt i miejsce wastegate. Ostre wejście w kolektor ogranicza przepływ i może prowadzić do niekontrolowanego wzrostu ciśnienia.
• Wymiana sprężyny bez ostrożności. Sprężyna jest napięta, więc przy rozbieraniu siłownika trzeba chronić oczy.
• Zmiana zaworu bez kalibracji. Inny zawór lub sprężyna zmienia ciśnienie doładowania i charakterystykę, więc sterownik wymaga dostosowania. Zalecamy pomiar na hamowni.
• Wypuszczanie spalin lub powietrza do atmosfery. Sprawdź obowiązujące przepisy o hałasie i dopuszczeniu pojazdu do ruchu.

Co zmienić razem

• Nowy wastegate lub BOV często idzie w parze ze zmianą turbosprężarki. Zobacz poradnik Jak dobrać turbosprężarkę oraz kategorię Turbo i akcesoria.
• Powietrze przed zaworem upustowym przepływa przez intercooler i rury doładowania: Intercoolery i Orurowania intercoolerów.
• Odprowadzanie spalin z zewnętrznego wastegate zależy od układu wydechowego: Układ wydechowy.

Lista kontrolna przed zakupem

• Wiem, czy potrzebuję wastegate, zaworu upustowego, czy obu, i rozumiem różnicę między nimi.
• Sprawdziłem, czy turbosprężarka ma wastegate wewnętrzny, czy kolektor jest przygotowany pod zewnętrzny.
• Wiem, dokąd poprowadzę spaliny z wastegate zewnętrznego.
• Dla samochodu z przepływomierzem MAF wybrałem BOV recyrkulacyjny albo wiem, jak uwzględnić atmosferyczny w kalibracji.
• Znam wartość sprężyny i sposób sterowania doładowaniem w moim sterowniku.
• Mam zaplanowaną kalibrację i pomiar na hamowni.
• Sprawdziłem wymagania dotyczące hałasu, dokumentów pojazdu i gwarancji.

Zobacz kategorię Turbo i akcesoria →

FAQ

Czy wastegate i BOV to to samo?

Nie. Wastegate leży po stronie spalin i ogranicza prędkość turbiny. BOV leży po stronie powietrza doładowanego i chroni sprężarkę, gdy przepustnica się zamyka.

Czy potrzebuję BOV, jeśli mam wastegate?

Wastegate nie rozwiązuje problemu pompażu po zamknięciu przepustnicy. Zawór upustowy lub obejściowy występuje w większości benzynowych silników turbo właśnie w tym celu, a po modyfikacji warto ocenić, czy seryjny nadal wystarcza.

Czym różni się wastegate wewnętrzny od zewnętrznego?

Wewnętrzny jest częścią obudowy turbiny: zwarty, ale o ograniczonym przepływie. Zewnętrzny to osobny zawór na kolektorze, zwykle o większym przepływie, ale wymagający odpowiedniego kolektora i wyprowadzenia spalin.

Czy BOV z wyrzutem do atmosfery pasuje do każdego samochodu?

Nie zawsze. W autach z przepływomierzem masowym wypuszczenie zmierzonego powietrza może wzbogacać mieszankę i pogarszać pracę silnika. Częściej stosuje się tam wersje recyrkulacyjne albo uwzględnia to w kalibracji.

Czy sama wymiana sprężyny wastegate zmieni doładowanie?

Tak, sprężyna wyznacza ciśnienie bazowe, więc jej zmiana przesuwa ciśnienie doładowania. Dlatego po takiej zmianie zalecamy kalibrację sterownika i pomiar na hamowni.

Powiązane kategorie: Silnik i turbo · Układ dolotowy