Di industri, kami suka mengatakan, “Turbo membuat mesin kecil mengira mereka besar!” Terlepas dari ukuran mesin dan apakah itu bensin atau diesel, untuk setiap 14,68 psi tekanan boost, mesin berpikir itu dua kali lipat dalam ukuran.
Ini berakar pada kenyataan bahwa tekanan atmosfer secara nominal dianggap 14,68 psi. Jadi, jika mesin melihat nilai yang sama dalam meningkatkan tekanan, maka ia memiliki potensi untuk menghasilkan kekuatan satu dua kali perpindahannya.
Meskipun sebagian besar produsen memantau atau menilai peningkatan turbocharger dalam psi, beberapa akan menggunakan singkatan atm, yang berarti atmosfer. Metrik yang setara dengan pengukuran ini adalah bar. Untuk mengubah atm ke psi, kalikan dengan 14,68.
Sebagai contoh, jika lembar spesifikasi mesin menyatakan bahwa tekanan dorongan maksimum adalah 2,1 atm, itu akan menjadi 14,68 kali 2,1, yang sama dengan 30,83 psi. Satu batang sama dengan 0,9869 atm, atau 14,5psi. Dengan demikian, tekanan 3 bar akan sama dengan 43,5 psi.
Untuk perhitungan cepat, kebanyakan orang menggunakan 15 psi sebagai pembacaan atmosfer nominal.
Dengan ini didirikan, turbocharger boost yang terbaca di intake manifold adalah tekanan di atas atmosfer. Pada mesin yang disedot secara normal pada throttle terbuka lebar, tekanan dalam sistem induksi dianggap atmosfer. Ini sedikit kurang dari itu karena kehilangan aliran. Sebaliknya, vakum adalah setiap tekanan kurang dari atmosfer.
Turbocharger memiliki dua komponen utama:turbin dan kompresor. Bahasa sehari-hari, ini adalah sisi panas dan dingin, masing-masing. Turbin terhubung ke knalpot mesin dan terhubung ke kompresor melalui poros.
Sirip pada poros ini miring ke arah yang berlawanan. Saat gas buang panas keluar dari kepala silinder, itu mengembang dan memutar roda turbin dengan cara yang sama seperti sungai mengoperasikan kincir air. Karena kompresor berada pada poros yang sama, saat turbin berputar, begitu juga dengan roda kompresor. Turbin adalah anggota penggerak, sedangkan kompresor adalah bagian yang digerakkan.
Tindakan kompresor mengirimkan udara ke jalur induksi mesin, yang memiliki dua efek penting. Ini meningkatkan tekanan yang memasuki silinder di atas tekanan atmosfer, dan itu meningkatkan volume aliran udara ke dalam mesin yang diukur dalam cfm (kaki kubik per menit).
Efek kumulatif dari peningkatan tekanan dan massa udara yang masuk menghasilkan peningkatan tekanan. Kecepatan turbin dan pada gilirannya, dorongan tekanan dikendalikan oleh aliran gas buang dan suhu. Kebutuhan untuk mengatur tekanan diperlukan dan dilakukan di sebagian besar aplikasi dengan wastegate.
Gerbang limbah
Jika tidak ada cara untuk mengontrol tekanan boost, adalah mungkin melalui serangkaian peristiwa bahwa tekanan silinder dapat melebihi batas aman untuk desain mesin.
Wastegate digunakan untuk mengontrol boost pressure dengan melewati sejumlah gas buang yang terkontrol dari interaksi dengan roda turbin. Ini terdiri dari tidak lebih dari sebuah disk yang menutup terhadap sebuah lorong yang mengarahkan sebagian dari aliran knalpot.
Saat lorong itu terbuka, meningkatkan tekanan terbatas. Ketika ditutup, potensi penuh dari turbocharger dapat diwujudkan.
Harus diakui bahwa setiap turbocharger adalah bagian rekayasa yang canggih karena ada ilmu khusus untuk bentuk dan ukuran roda turbin dan kompresor. Potensial aliran udara dan tekanan diciptakan oleh desain kedua roda dan, seperti halnya setiap aspek rekayasa, ada kompromi.
Mencegah peningkatan yang berlebihan
Wastegate memungkinkan engineer untuk membuat turbocharger yang dapat memberikan kinerja yang diinginkan pada kecepatan engine kisaran rendah hingga menengah tanpa meningkatkan beban berlebih pada beban engine penuh. Hal ini juga dapat memungkinkan roda turbin untuk berakselerasi lebih cepat pada aliran dan suhu buang yang rendah, membawa dorongan tekanan lebih cepat dan membuat mesin lebih penurut saat ditarik.
Manfaat tambahan turbocharging di luar tenaga mesin adalah pengurangan emisi mesin secara umum dan peningkatan efisiensi.
Tekanan udara yang meningkat dan aliran ke dalam silinder menciptakan lebih banyak turbulensi di dalam lubang dan, pada gilirannya, meningkatkan kecepatan nyala dan mencampur bahan bakar dan udara secara lebih menyeluruh. Gerbang limbah memungkinkan seorang insinyur menggunakan gerakan campuran untuk mengurangi emisi sekaligus menjaga tekanan pembakaran tetap terkendali. Belum, wastegate tidak dapat mencapai ini semua dengan sendirinya.
Sebuah turbocharger, bila dilengkapi dengan wastegate, juga menggunakan aktuator. Aktuator menyerupai tabung dengan batang dan melekat pada turbocharger.
Unit ini terhubung ke wastegate dengan batang dan bertanggung jawab untuk memindahkan disk dari bagian untuk kontrol aliran gas buang. Di dalam kaleng, ada bellow dan pegas bersama dengan port yang menghubungkan selang karet untuk merasakan dorongan. Pegas internal memposisikan batang untuk menjaga port wastegate tetap tertutup. Sekarang semua knalpot akan masuk ke roda turbin.
Di sisi lain dari manifold bellow (boost), tekanan bekerja berlawanan dengan pegas, ingin memindahkan tongkat dan membuka pintu pembuangan. Tergantung pada ketegangan pegas pada tekanan dorongan yang diinginkan, bellow akan mengambil alih dan membuka jalan pintas, dengan demikian, membatasi kecepatan dan tekanan turbin di dalam silinder.
Sebagian besar mesin dengan kontrol elektronik juga menggunakan solenoida untuk memberi sinyal ke bellow di aktuator. Hal ini memungkinkan spool-up turbo yang lebih cepat pada kecepatan rendah sambil menambahkan kontrol yang lebih terbatas ke dorongan maksimum. Beberapa mesin diesel tua tidak menggunakan wastegate. Dalam aplikasi tersebut, turbo dirancang untuk menghasilkan dorongan maksimum yang diinginkan sehingga tidak ada keselamatan yang digunakan. Turbo tanpa wastegate tidak seefisien karena tidak mengimbangi kondisi cuaca dan pembakaran. Itu juga malas untuk menggulung, membuat mesin kurang responsif.
Potensi masalah
Meskipun sistem wastegate sangat andal, berikut adalah kondisi umum dan mudah diperbaiki.
- Dorongan rendah. Penyebab masalah dalam hal ini adalah disk di rumah wastegate tidak menyegel karena karbon dan melewati knalpot. Pegas aktuator lemah atau gagal.
- Overboost. Penyebab disini adalah karet retak, gagal saluran boost-sensing, bellow yang gagal atau bellow yang bocor secara internal. Jika dilengkapi, penyebab lainnya adalah solenoid boost telah gagal atau kehilangan sinyal listriknya.
- Dorongan yang berdebar-debar. Pegas di aktuator lemah.
Untuk setiap masalah ini, turbocharger tidak perlu diganti atau dibangun kembali. Ini semua adalah bagian luar dan seringkali dapat diservis dengan unit pada mesin. Jika batang wastegate diulir dengan mur pengunci, ketika Anda memperpendek batang, tekanan dorongan akan meningkat sebelum knalpot dilewati. Jika Anda memanjangkan tongkat, dorongan akan lebih rendah.
