Те, кто хотя бы примерно понимает как работает турбонаддув (а кто не понимает - сначала читаем это) однажды задавался вопросом: а как эту турбину остановить? Ну то есть, вот раскрутили её выхлопные газы до немыслимых оборотов - а если вдруг стало "чересчур"? Как её замедлить? А вот это я сейчас вам и расскажу.
Здесь стоит сделать ремарку. На данный момент системы наддува серьёзно эволюционировали от простых механических к многоступенчатым электронно-управляемым. Кроме того, помимо турбонаддува есть ещё механический наддув (об этом также в статье по ссылке выше). Сегодня же, для упрощения понимания общей теории, мы рассмотрим классическую систему с обычной неуправляемой турбиной, приводимой энергией выхлопных газов.
Зачем тормозить турбину?
Потому что если её периодически не осаждать, то чем сильнее мы будем давить газ - тем выше будут её обороты и давление наддува. Получаем своеобразный замкнутый круг: турбина, раскручиваясь, повышает объём воздуха в цилиндрах, а ЭБУ в ответ льёт больше топлива (чтобы смесь была хотя бы примерно стехиометрической - об этом мы говорили не раз). Соответственно, энергия выхлопных газов (их объём и скорость) увеличиваются, за счёт чего увеличивается и скорость вращения турбины... Ну и далее по-кругу.
Конечно, не всё так линейно, и блок управления в крайнем случае просто перерубит подачу топлива и откатит углы зажигания. Но выглядеть это будет как грубые рывки на пиках ускорения. В простонародье такой эффект называется "передув" - когда турбина наддувает больше положенного. И как ей самой, так и остальным компонентам двигателя, эти постоянные перекруты мягко говоря, не полезны.
Но выход есть!
Предвидя такое развитие событий, инженеры (хоть они и на порядок тупее большинства комментаторов, понятно) вот что придумали. На компрессорной (холодной) части корпуса турбины есть штуцер. Давление воздуха из него выходящего всегда равно тому, что нагнетает турбина в двигатель. Шлангом этот штуцер соединён с механическим актуатором (подпружиненный шток с мембраной внутри герметичного корпуса). Тяга этого актуатора закреплена на той самой "калитке" турбины, о которой многие слышали. Называется эта калитка wastegate ("вэйстгейт"). Буквально переводится как "ворота для отходов". Сейчас поймёте почему.
И как оно работает?
Пружина внутри корпуса актуатора давит на шток, а тот давит на "калитку", держа её всегда закрытой. Но вот обороты турбины увеличились до критических - а вместе с тем увеличилось и давление в трубочке, идущей со штуцера на актуатор (помните?..) И после определённого, заложенного на заводе порога, давление воздуха перебарывает усилие пружины, и шток начинает выдвигаться, открывая калитку. А эта самая калитка - банально обходной путь для выхлопных газов мимо лопаток турбины. Другими словами, как только турбина начинает перекручиваться - она собственным давлением открывает обходной путь выхлопным газам, которые её раскручивают. Скорость вращения понижается. А соответственно, падает и давление воздуха - пружина снова берёт верх и калитка закрывается. Давление начинает расти. Цикл повторяется.
Повторюсь, современные системы имеют кучу клапанов, соленоидов, приводов и контроллеров для управления наддувом. Даже турбин может быть несколько. Но мы рассмотрели классическую принципиальную схему, которая с рядом изменений успешно применяется и по сей день.
Надеюсь, кому-то будет полезно!
Всем исправных вэйстгейтов и мощных турбин!