Wastegate

Vad är en wastegate?

La wastegate es una válvula que controla la presión de sobrealimentación del turbo mediante vacío y presión.

Una wastegate es un dispositivo que ayuda a controlar la presión de sobrealimentación en un motor turboalimentado. Regula los gases de escape que fluyen a través del turbo y limita la cantidad máxima de presión que se puede producir. Esto ayuda a prevenir una presión de sobrealimentación demasiado alta y mantiene el turbo en funcionamiento para un mejor rendimiento.

Las válvulas de wastegate generalmente constan de una entrada y una salida que se abren y cierran mediante un controlador de presión de sobrealimentación. La válvula de presión de sobrealimentación está conectada a la válvula de wastegate y es responsable de abrir y cerrar la misma. El controlador de presión de sobrealimentación / válvula de presión de sobrealimentación abre y cierra la wastegate para regular cuántos gases de escape fluyen a través del turbo y, por lo tanto, cuánta presión de sobrealimentación se produce.

¿Cómo funciona una wastegate?

Una wastegate permite que una parte de los gases de escape pase antes de que lleguen a la turbina del turbo, para así aliviar al turbo de generar una presión de sobrealimentación no deseada. Los gases de escape se liberan a través del diafragma de la wastegate, que luego conduce a el sistema de escape. En aplicaciones de rendimiento, a veces esto se dirige directamente al aire para evitar que se genere turbulencia en el sistema de escape.

¿Por qué se utiliza una wastegate?

Una wastegate se utiliza para regular la presión de sobrealimentación de manera que se mantenga la presión deseada y se evite una presión de sobrealimentación descontrolada.

Generalmente se necesita una wastegate externa cuando la wastegate interna del turbo no puede controlar la presión de sobrealimentación de manera efectiva. Esto puede suceder por varias razones, incluyendo una wastegate interna defectuosa o dañada, un tamaño incorrecto del resorte de la wastegate o simplemente porque la presión de sobrealimentación es demasiado alta para que la wastegate interna pueda manejar. Cualquiera que sea la razón, una wastegate externa puede ayudar a regular la presión de sobrealimentación y prevenir que el turbo se sobrecargue.

Las wastegates también se pueden utilizar para ajustar finamente los niveles de presión. Al ajustar la posición del tubo de descarga de la wastegate externa, es posible cambiar cuántos gases de escape se desvían del turbina. Esto se puede utilizar para aumentar o disminuir la presión de sobrealimentación según sea necesario, lo que permite un control más preciso sobre el rendimiento del turbo.

Conexiones

• Entrada de gases de escape

La entrada de gases de escape es donde los gases del motor entran a la válvula de escape en una wastegate externa. Una wastegate interna está situada en la carcasa de escape de un turbo, así que la entrada es la parte de la carcasa de la turbina donde los gases de escape pueden alcanzar esta válvula. Las conexiones en una wastegate externa suelen ser de tipo v-band o un flange con tornillos.

• Salida de gases de escape

La salida de gases de escape es donde se evacuan los gases. Esto aplica tanto a la wastegate interna como a la externa. Esta está conectada al sistema de escape del motor, después de la rueda de la turbina en el turbo. Sin embargo, una wastegate externa también puede dirigir los gases directamente al aire y no volver al sistema de escape. Las conexiones en una wastegate externa suelen ser de tipo v-band o un flange con tornillos.

• Vacío

Conéctalo al vacío del motor a través de la admisión del motor, la estación de vacío o una válvula MAC. Algunas wastegates están preparadas para contrarrestar la presión y pueden tener dos conexiones de vacío. Una conexión por encima del diafragma y otra por debajo del diafragma. Las conexiones suelen ser un macho roscado de 1/8" NPT.

• Agua de entrada / salida (para refrigeración)

Algunas wastegates tienen salidas para refrigeración por agua. Estas no necesitan conectarse en un flujo específico. Las conexiones suelen ser un macho roscado de 1/8" NPT.

Diferentes tipos de Wastegate

En realidad, hay dos opciones de wastegates: una es interna y está integrada en la carcasa de la turbina del turbo. La otra variante es externa y está montada en el colector de escape.

Ambas se ajustan con una válvula de presión de sobrealimentación que está conectada a un manómetro que regula la presión de sobrealimentación deseada, es decir, cuánto se mantiene la válvula abierta o cerrada.

¿Interna o externa?

Para facilitar la elección entre wastegate externa e interna, abordaremos factores que influyen en la decisión.

Espacio

Un factor para elegir una wastegate interna en lugar de una externa puede ser la falta de espacio, lo que hace que una wastegate externa no sea utilizable. Otro factor puede ser cuán fácil sea el mantenimiento. Una wastegate interna suele ser muy sencilla de manejar, ya que hay mínimas partes adicionales a considerar.

Sin embargo, a veces puede haber tan poco espacio justo alrededor del turbo que se debe utilizar una wastegate externa.

Flujo / Potencia

Aunque una wastegate interna puede manejar potencias de hasta 1000 hp (en algunos casos), es más común utilizar una wastegate externa para potencias superiores a 500-700 hp. Esto se debe a que hay en una variedad de tamaños y diseños que se adaptan a la mayoría de las necesidades. Incluso se pueden utilizar dos unidades para obtener un control extremo sobre los gases de escape.

A pesar de esto, una wastegate interna es una opción que se puede usar. Pero es importante que factores como la presión de los gases de escape en el tramo delantero del escape / downpipe sean significativamente más bajas que la presión en el colector de escape, para que la wastegate realmente pueda evacuar los gases de escape correctamente y alcanzar su máximo potencial.

Selección de tamaño

El tamaño de wastegate que se debe utilizar depende de muchos factores, como la cilindrada del motor, el tipo de combustible que se utiliza, el espacio disponible para la wastegate (y su posición/ángulo), las rpm máximas del motor, el número de turbocompresores, el número de wastegates utilizadas y la presión de sobrealimentación deseada / rango de presión de sobrealimentación.

Instalación

Si se quiere imaginar el escenario perfecto para la wastegate, debería parecerse a una salida de autopista. Es decir, los gases de escape que vienen del motor hacia el turbo deben ser guiados suavemente hacia la wastegate. Así se puede tener una wastegate pequeña y no se necesita compensar su tamaño gracias a un buen flujo.

Sin embargo, esto no es perfecto para el turbo, ya que hay una gran área en el colector que crea turbulencia y afecta el flujo. Aquí se debe hacer una concesión.

Se debe montar el tubo de la wastegate con un ángulo más agudo hacia 90 grados en lugar de hacerlo recto, y compensar con un tamaño mayor de wastegate. Así se obtiene una menor área de conexión con el colector a pesar de tener una wastegate más grande. Esta configuración no perturba el flujo hacia el turbo tanto cuando no está en uso y aún puede evacuar suficiente aire.

Sin embargo, nunca se debe inclinar el tubo de la wastegate en dirección opuesta al flujo de escape (más de 90 grados). Esto resultará en un mal flujo tanto hacia el turbo como hacia la wastegate.

Colector de entrada doble

Si usas un colector de entrada doble / puls split, la wastegate debe tener acceso a ambos lados para poder evacuar los gases de escape.

Opción 1
Usa dos wastegates, una en cada lado.

Opción 2
Usa una wastegate que se conecte a ambos lados del puls split del colector.

Presión de sobrealimentación base

El resorte de la wastegate que está instalado es la presión de sobrealimentación mínima que puedes tener. En otras palabras: si se instala un resorte de wastegate de 7 psi (0,5 bar), no puedes tener una presión de sobrealimentación máxima inferior a 7 psi.

Sin un controlador de presión de sobrealimentación / válvula de presión de sobrealimentación / válvula de wastegate / control de wastegate, solo alcanzarás lo que se llama la presión de sobrealimentación base.

Además de la presión del resorte, las pulsaciones de escape y el flujo pueden influir en cuándo se abre o se cierra el resorte.

Ajustar el resorte de la wastegate a la presión máxima de sobrealimentación

La presión en la válvula de wastegate trabaja contra la presión de sobrealimentación en la admisión. 1 bar en la admisión se opone a aproximadamente 1 bar en la válvula de wastegate. Además, tienes el resorte instalado que ayuda a mantener la válvula cerrada. Un resorte instalado de 0,5 bar y una presión de sobrealimentación de 1 bar se oponen a aproximadamente 1,5 bar en el asiento de la válvula de wastegate. Sin embargo, con las pulsaciones de escape y el flujo que afectan la presión en el colector contra la válvula de wastegate, no es una cifra exacta.

Un mayor flujo de escape puede impedir que la válvula se abra, y una mayor presión de escape puede hacer que la válvula se abra antes de alcanzar 1,5 bar según el ejemplo anterior.

Si la válvula se abre demasiado pronto, antes de alcanzar la presión máxima de sobrealimentación deseada, se puede instalar un resorte más fuerte para resistir la presión más alta. Además, la instalación / ubicación de la wastegate afecta a qué presión se abre / cierra en relación con la presión del resorte.

Material

Wastegate interna

Una wastegate interna que está montada en un coche de serie suele estar fabricada con una estructura de placa prensada, donde el diafragma no es reemplazable. Si se rompe, se debe cambiar toda la unidad. En el mercado de repuestos, el cuerpo de una wastegate interna está hecho de aluminio mecanizado y es desmontable, lo que permite reemplazar el diafragma. Otras partes, como el brazo de la wastegate y otros detalles de montaje, están fabricadas en acero.

Wastegate externa

Una wastegate externa se monta a menudo en el mercado de repuestos y casi exclusivamente se utilizan materiales de mejor calidad.

La parte inferior (el lado caliente) está fundida en aluminio.

La parte superior (el lado frío) está mecanizada en aluminio.

Al igual que una wastegate interna de mercado de repuestos, la parte superior se puede desmontar y el diafragma puede reemplazarse como una pieza de servicio. Los accesorios están fabricados en acero.

Accesorios

Válvula de presión de sobrealimentación

Una válvula MAC / válvula magnética que se conecta entre el lado de presión del turbo y la wastegate. Es esta válvula la que permite la regulación de la presión de sobrealimentación.

Diafragma de la wastegate

El diafragma está unido a la válvula de la wastegate. Cuando se genera presión o vacío, el diafragma abre o cierra la válvula de la wastegate para regular el flujo de escape a través del turbo.

Resorte de la wastegate

El resorte que mantiene la válvula de la wastegate cerrada. La presión en el resorte de la wastegate se conoce como presión de sobrealimentación base. Sin una válvula de presión de sobrealimentación, esta presión será la presión máxima de sobrealimentación.

Control de la wastegate

Prueba de estanqueidad

Al aplicar presión en la parte superior o inferior del diafragma, puedes verificar si hay alguna fuga antes de montar la válvula en tu motor. Cuando aplicas presión sobre el diafragma, no debería haber fugas, debe estar completamente sellado. Algunas wastegates están preparadas para ser utilizadas con contraproceso para una regulación más rápida/mejor. En ese caso, puedes conectar presión en la parte inferior del diafragma. Al presurizar este lado, puede haber una pequeña fuga entre la guía de la válvula y el vástago de la válvula. Esta fuga es completamente aceptable ya que no afecta la función del motor. Si sospechas que hay una fuga demasiado grande aquí, debes verificarlo con un taller/instalador, quien deberá medirlo. En general, la presión se liberará en un segundo o más. Si se libera más rápido, puede que el juego sea demasiado grande, lo que indica desgaste.

Prueba de movilidad

Al aplicar presión en la parte inferior del diafragma o vacío en la parte superior del diafragma, puedes abrir la válvula en la wastegate. De esta manera, puedes verificar fácilmente si la válvula se mueve sin obstáculos y sin atascos.

Problemas

Una wastegate defectuosa puede causar daños graves al motor, ya que el turbo ya no tiene control sobre la presión de sobrealimentación. Esto significa que la presión sigue aumentando, y la turbina seguirá girando hasta que algo se rompa o se detenga por las funciones de seguridad en el control del motor. En la mayoría de los casos, la mejor solución es reemplazar las partes internas desgastadas por unas nuevas.

Una forma sencilla de diagnosticar la válvula es desconectar el control de presión de sobrealimentación y usar solo la presión básica. El paso 2 es desmontar la válvula y revisarla según el punto 13. También una fuga de vacío a través de la manguera de vacío hacia y desde la wastegate es un factor importante que afecta su funcionamiento.

• El turbo no proporciona presión de sobrealimentación

La válvula está abierta. Esto se llama "boost creep" y significa que la válvula permanece abierta. Cuando la válvula de la wastegate está abierta, no se puede generar presión de sobrealimentación, o solo se genera muy poca. Esto se debe a la presión de vacío sobre el diafragma o a una válvula atascada.

La válvula puede empezar a atascarse cuando se calienta, para luego funcionar bien nuevamente cuando se enfría.

• Presión de sobrealimentación irregular

Esto se debe a menudo a un control de presión de sobrealimentación defectuoso (ajuste en la ECU o hardware).

Pero también puede ser causado por una válvula de wastegate atascada.

• El turbo proporciona presión de sobrealimentación completa

La válvula está cerrada. Si la válvula se ha atascado en su posición cerrada, está atascada. También puede deberse a un control de presión de sobrealimentación defectuoso.

Si la wastegate está mal montada, el flujo puede pasar fácilmente por alto la wastegate. O si el motor produce un flujo tan alto que los gases de escape pasan por encima de la wastegate, se puede alcanzar una presión de sobrealimentación peligrosa. Esto es peligroso para el motor y debe ser atendido.

• Control de wastegate atascado
  

Un control de wastegate atascado es el resultado de un mantenimiento insuficiente. Para intentar salvar esta válvula, puedes lubricar el vástago de la válvula con pasta de liberación de válvula, insertar el vástago de la válvula en el guía. Luego conecta un taladro en la parte superior del vástago de la válvula y pule el vástago contra la guía.

• Fuga entre el diafragma y la carcasa de la wastegate

Servicio

Una wastegate externa necesita mantenimiento, al igual que todas las demás partes mecánicas que se mueven. Una wastegate interna montada en coches de serie mantiene su función durante muchos años sin ningún mantenimiento. Una wastegate interna instalada en una instalación de posventa requiere que se reemplace el diafragma, ya que estas a menudo están ajustadas y expuestas a más calor por radiación.

Las siguientes partes de una wastegate externa necesitan mantenimiento para mantener su función.

1. Diafragma
   El diafragma es el enlace entre el vacío del motor y la válvula de wastegate. Esto significa que el diafragma debe ser reemplazado regularmente para no afectar negativamente la función de la wastegate. Debe ser cambiado al menos una vez por temporada para asegurar su funcionamiento. Con mayor frecuencia si el coche se utiliza mucho y si la parte superior de la wastegate está expuesta a calor extremo, cerca de colectores o tubos de escape, por ejemplo.
2. Conexiones de vacío
   Las conexiones de vacío que están secas o tienen grietas afectan directamente la función del control de wastegate de manera negativa y provocan que se pierda el control de la presión de sobrealimentación. La suciedad también puede acumularse en las mangueras, impidiendo el control.
3. Guía de válvula
   Las guías de válvula necesitan más o menos mantenimiento dependiendo de la marca utilizada. O en otras palabras, cuánta holgura se utiliza en la guía de válvula.
   
   Mayor holgura implica menos mantenimiento (menos frecuente), pero una guía de válvula que tiene más fugas = No es popular entre aquellos que realmente desean una puesta a punto fina.
   Menor holgura implica más mantenimiento (más frecuente), pero una guía de válvula que tiene menos fugas = Bueno para quienes quieren afinar mejor.
   
   Independientemente de la frecuencia del mantenimiento, una pasta resistente al calor es algo que ayuda a que la válvula se deslice fácilmente en su asiento. Sin la pasta, hay contacto mecánico en el asiento de la válvula, lo que resulta en una válvula atascada que también desgasta la guía de válvula más rápido = Más holgura = más fugas.
4. Asiento de válvula
   Una guía de válvula que tiene demasiada holgura debido al desgaste también puede causar fugas en el asiento de la válvula, lo que significa que la válvula no se abre y cierra como se pensó en el momento de la mapeo. Esto, a su vez, significa que pierdes el control sobre el sistema de control de presión de sobrealimentación.