Πηγή: Rudy Carezzevoli
Στον συναρπαστικό κόσμο της αυτοκινητοβιομηχανίας και ειδικά του μηχανοκίνητου αθλητισμού, κάθε εξάρτημα παίζει καθοριστικό ρόλο στην απόδοση και την αποδοτικότητα ενός οχήματος. Ένα από αυτά τα συστατικά, συχνά υποτιμημένο αλλά ζωτικής σημασίας, είναι η βαλβίδα εκκένωσης, γνωστή και ως wastegate.
Παίζει καθοριστικό ρόλο σε υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες και στη Formula 1 Προκάλεσε πολλές διαμάχες στο παρελθόν, ειδικά στους κινητήρες της Ferrari, λόγω του καπνού που έβγαινε από αυτό το μέρος ή του λαδιού που πετάχτηκε... Εδώ θα αποκαλύψουμε όλα τα μυστικά.
Τι είναι το wastegate ή η βαλβίδα εκκένωσης;
La βαλβίδα εκκένωσης, ή αυλάκωση απορριμμάτων, Είναι απαραίτητο συστατικό στο σύστημα υπερσυμπίεσης ενός κινητήρα. Η κύρια λειτουργία του είναι να ελέγχει και να περιορίζει την πίεση υπερπλήρωσης, εκτρέποντας μέρος των καυσαερίων απευθείας στον σωλήνα εξάτμισης και εμποδίζοντάς τα να περάσουν μέσα από τον στρόβιλο. Με αυτόν τον τρόπο αποτρέπεται η υπέρβαση της πίεσης του μέγιστου καθορισμένου ορίου, προστατεύοντας έτσι τόσο τον υπερσυμπιεστή όσο και τον κινητήρα από πιθανές βλάβες. Εν ολίγοις, το wastegate λειτουργεί ως gatekeeper, διασφαλίζοντας ότι η πίεση υπερπλήρωσης διατηρείται πάντα εντός ασφαλών και βέλτιστων παραμέτρων για τη λειτουργία του κινητήρα.
Επιπλέον, είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι υπάρχουν δύο κύριοι τύποι βαλβίδων εκκένωσης: εσωτερικός και εξωτερικός. Οι εσωτερικές πύλες απορριμμάτων είναι ενσωματωμένες στο περίβλημα του στροβιλοσυμπιεστή, ενώ οι εξωτερικές πύλες απορριμμάτων είναι ανεξάρτητες μονάδες εγκατεστημένες μεταξύ της πολλαπλής εξαγωγής και της τουρμπίνας. Κάθε τύπος έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και η επιλογή μεταξύ του ενός ή του άλλου θα εξαρτηθεί από τις συγκεκριμένες ανάγκες κάθε κινητήρα και την εφαρμογή του.
Τέλος, είναι σημαντικό να πραγματοποιηθεί α σωστή συντήρηση του wastegate για να εγγυηθεί τη σωστή λειτουργία του. Μια αστοχία αυτής της βαλβίδας μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική ή ανεπαρκή πίεση υπερπλήρωσης, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε κακή απόδοση του κινητήρα ή ακόμη και σε σοβαρή ζημιά. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ελέγχετε τακτικά το κάλυμμα απορριμμάτων και να το αντικαθιστάτε εάν είναι απαραίτητο για τη διατήρηση της βέλτιστης απόδοσης του κινητήρα.
Πώς λειτουργεί το wastegate;
Η βαλβίδα εκκένωσης, ή η απορρόφηση, είναι ένας μηχανισμός που αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία: το διάφραγμα, το ελατήριο και η ίδια η βαλβίδα. Αυτή η συσκευή βρίσκεται σε στρατηγική τοποθεσία ακριβώς πριν από τον τροχό του στροβίλου.
Αυτό το συστατικό, παρά την φαινομενική του απλότητα, Έχει μια ζωτική και πολύπλοκη λειτουργία που βασίζεται στη διαχείριση της πίεσης. Ο σωλήνας που συνδέεται με το θάλαμο σχετίζεται άμεσα με την πίεση που παράγεται από τον τροχό συμπίεσης στροβιλοκινητήρα. Όταν η πίεση εισαγωγής που δέχεται το διάφραγμα υπερβαίνει αυτή του ελατηρίου, ανοίγει η θυρίδα απορριμμάτων. Αυτό επιτρέπει στα καυσαέρια να εξέρχονται χωρίς να περάσουν από τον τροχό του στροβίλου, γεγονός που μειώνει τις στροφές ανά λεπτό και κατά συνέπεια μειώνει την πίεση στο εσωτερικό του στροβιλοσυμπιεστή.
Με απλούστερους όρους, αυτή η βαλβίδα εκκένωσης ανακατευθύνει τα αέρια για να τα εμποδίσει να περάσουν μέσα από τον στρόβιλο, το οποίο βοηθά στη διατήρηση επαρκούς υπερβολικής σίτισης. Αυτή η παράκαμψη ρυθμίζει την ταχύτητα του στροβίλου σε συγχρονισμό με την ταχύτητα που αναπτύσσει ο συμπιεστής.
Υπάρχουν στιγμές κατά την οδήγηση που το όχημα δεν χρειάζεται όλη την ισχύ που παράγεται από τον υπερσυμπιεστή. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο οδηγός σηκώνει το πόδι του από το γκάζι, σταματώντας τη ροή αέρα που απαιτείται για την καύση. Στη συνέχεια, η ανακουφιστική βαλβίδα μπαίνει σε δράση, απελευθερώνοντας την υπερβολική πίεση αέρα και προστατεύοντας έτσι το σύστημα.
Τύποι βαλβίδων
Μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση τον τρόπο διαχείρισης του υπερβολικού αέρα. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι:
- Φυσήξτε τις βαλβίδες εκκένωσης: Γνωστές και ως βαλβίδες ατμοσφαιρικής εκκένωσης, απελευθερώνουν τα υπερβολικά αέρια απευθείας στο εξωτερικό περιβάλλον. Αυτή η διαδικασία παράγει έναν χαρακτηριστικό ήχο φυσήματος ή σφυρίσματος που μπορεί να ακουστεί όταν ο οδηγός κατεβάζει το πόδι του από το γκάζι.
- Ανακουφιστικές βαλβίδες παράκαμψης: ή βαλβίδες ανακυκλοφορίας, έχουν διαφορετική λειτουργία. Αντί να απελευθερώσουν την περίσσεια αέρα στην ατμόσφαιρα, τον ανακατευθύνουν πίσω στο σύστημα εισαγωγής, λίγο πριν από την είσοδο turbo. Αυτός ο αέρας θα συμπιεστεί αργότερα και θα εγχυθεί στον κινητήρα. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται στο σημείο όπου ο μετρητής ροής μετρά την ακριβή ποσότητα αέρα που εισέρχεται πραγματικά στο σύστημα, εξασφαλίζοντας έτσι ένα βέλτιστο μείγμα καυσίμου και αέρα.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η επιλογή μεταξύ μιας βαλβίδας εκτόνωσης και μιας βαλβίδας εκτόνωσης παράκαμψης θα εξαρτηθεί από συγκεκριμένες ανάγκες κάθε κινητήρα και την εφαρμογή του. Κάθε τύπος έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και η σωστή επιλογή μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση και την απόδοση του κινητήρα.
Wastegate στην F1
Με την εισαγωγή των υβριδικών V6 κινητήρων στη Formula 1, η Διεθνής Ομοσπονδία Αυτοκινήτου (FIA) εφάρμοσε έναν κανόνα το 2016 που απαιτούσε την τοποθέτηση ένας ή δύο σωλήνες εξάτμισης στην έξοδο της βαλβίδας εκκένωσης, ή της πύλης απορριμμάτων, για να βελτιώσετε τον ήχο των αυτοκινήτων. Αν και αυτός ήταν ο αρχικός τους σκοπός, σύντομα χρησιμοποιήθηκαν για άλλους σκοπούς.
Αυτός ο κανονισμός άνοιξε την πόρτα στις ομάδες να εξερευνήσουν πιθανά πλεονεκτήματα απόδοσης. Η Renault και η Ferrari ήταν οι πιο προνοητικοί από αυτή την άποψη, πραγματοποιώντας αρκετά πειράματα. Η Renault προσάρμοσε τον προσανατολισμό των εξατμίσεων για να επωφεληθεί από τη ροή αέρα προς την πίσω πτέρυγα, ενώ η Ferrari δοκίμασε ένα σύστημα με δύο σωλήνες εξάτμισης που άνοιγαν σε διαφορετικούς χρόνους για να βελτιώσουν την αεροδυναμική απόδοση στις αργές στροφές. Επιπλέον, ο καπνός πυροδότησε διαμάχη και οι αντίπαλοι το κοίταξαν πολύ προσεκτικά…
Ωστόσο, η FIA παρενέβη για να διευκρινίσει ότι οι δύο δραπέτες Θα πρέπει να συνεργάζονται και όχι ανεξάρτητα, βάζοντας τέλος σε αυτά τα πειράματα για το 2019. Παρόλα αυτά, το wastegate παραμένει ένα κρίσιμο συστατικό στη F1 και είναι πιθανό ότι οι ομάδες θα συνεχίσουν να αναζητούν τρόπους για να το εκμεταλλευτούν εντός των κανόνων ή παρακάμπτοντας με κάποιο τρόπο τους κανονισμούς για κάποιο τεχνικό κενό προσπάθησε να πάρεις πλεονέκτημα σε κάθε τομέα, αφού όλα είναι σημαντικά σε έναν αγώνα στον οποίο οι διαφορές μετρώνται σε εκατοστά...