Szelep Lapkák és Turbónyomás Szabályozás Hyundai Típusoknál
A következőkben részletesen bemutatjuk a szelep lapkákat, a turbónyomás szabályozásának fontosságát, valamint a wastegate működését, különös tekintettel a Hyundai típusokra.
Szelepek Felújítása és Cseréje
Amennyiben szeretnéd, hogy kellő idő ráfordításával, és a piacon elérhető egyik legkomolyabb Sherdi szerszámmal újítsuk fel szelepeidet, akkor itt a lehetőség!
Fontos! A szelep méretét feltétlen egyeztesd velünk megrendelés előtt!
Gyakran fordul elő, hogy a tuning szelepeket a gyári 3 barázda helyett csak 1 barázdás ékek fogják a szelep tányérokban a helyükön. A Supertech tuning szelepei is ilyenek. Ehhez jó megoldás az 1 barázdás szelep ék.
Szeleprugók és Szeleptányérok
Ha igazán erős 2.5T FSI motort akarsz építeni, akkor szükséges a gyári szeleprugók cseréje a magasabb fordulatszám és a nagyobb töltőnyomás elérésének érdekében. A Supertech szettje erős rugókból és könnyű szeleptányérokból áll. Segítségükkel könnyedén forog 7000-es fordulat fölé is a motorod, így a teljesítménye lényegesen nagyobb lehet. Érdemes nagyobb fokolású és mélyebb benyitású vezérműtengelyekkel együtt használni!
Grande Punto EGR szelep problémák
A szett 20db szimpla szeleprugót és a hozzájuk tartozó 20db titánium szeleptányért tartalmazza.
Figyelem! Csak szakember építheti be!
Szelepvezetők
Kiváló minőségű, kifejezetten tuning célra ajánlott szelep vezetőt a Supertechtől. Az ár 1db, azaz egy darab vezetőre értendő!
Wastegate: A Turbónyomás Szabályozás Alapja
Mi az a wastegate, és hogyan működik? A wastegate a turbónyomás szabályozására szolgáló eszköz. A wastegate magyar fordítása talán a legszerencsésebben a megkerülő-szelep lehetne. A wastegate tulajdonképpen egy nyomásérzékeny szelep.
A turbós autók turbónyomása wastegate nélkül kontrollálatlanul emelkedne a terheléssel egyenes arányban mindaddig, mig az autó motorja, vagy maga a turbófeltöltő el nem halálozik. Éppen ezért szükség van egy olyan eszközre, amely segítségével a turbó által előállított maximális turbónyomás korlátozható.
Amikor a kipufogó gáz nyomása a turbó és a hangerfej között egy bizonyos nyomásértéket átlép, akkor a wastegate szelepe kinyit, és a kipufogó gáz a turbót megkerülve, annak további pörgetése nélkül távozik a motorból. Az, hogy a wastegate milyen nyomásértéknél nyit ki, az a szelepben található ellentartó rugó erejétől függ (elsősorban, lásd később az elektronikus turbónyomás szabályozóknál, hogy miért).
Létezik külső és belső wastegate. A működésük mindkét esetben ugyanazon elv szerint történik, lényegi különbség csak az elhelyezkedésük a turbóhoz képest.
A Wastegate Működése Lépésekben
- Nyomsz egy kövér gázt, így a motor a terhelés következtében elkezd nagymennyiségű kipugázt fújni a turbóba
- A turbó szépen felpörög, és feltölti a motort nagynyomású levegővel, így nagyobb teljesítményre teszi képessé a mechanikát
- A turbó már felépítette a kívánt maximális nyomást (pl. 1.0BAR), de a motor még messze a leszabályzási fordulattól, te pedig továbbra is tövig állsz a gázon
- Ekkor a wastegate szelepe kinyit, a kipufogó gáz egy része pedig úgy távozik a motorból, hogy a turbót jobban nem pörgeti már meg, tehát a turbónyomás nem emelkedik nagyobb értékre
Belső és Külső Wastegate
A belső wastegate szelepe a turbón található. Becenevén hívják drukk-labdának is.
A külső wastegate a turbótól teljesen külön egységet képez. A leömlő azon részére szerelik, ami a turbó és a hengerfej között található, röviden a turbó előttre hegesztik.
Sem a működési elvben, sem a viselkedésükben nem különböztetjük meg a wastegate-eket. Nem igazán lehet választ adni arra a kérdésre, hogy melyik a jobb (a külső, vagy a belső). A gyakorlatban a gyári autókon szinte mindig belső wastegate-es turbót találtok, mig a tuningolt autókon legtöbbször külső wastegate látja el a nyomásszabályzás feladatát.
Talán ennek az a magyarázata, hogy a belső wastegate-eknek viszonylag kicsi a keresztmetszete, ezért nagy turbó esetén nem tudnak elegendő kipufogó gázt elengedni a turbó elől.
Wastegate Méretek
A külső wastegate-eket a szelep átmérőjük alapján szokás emlegetni. Jellemzően 38, 40, 50 és 60mm-es külső wastegate-ek kaphatóak. A különböző szelepméret a teljesítmény illesztését szolgálja. Nagyobb motor nagyobb turbónyomásának előállításához nagyobb wastegate szelep kell.
Nagyon fontos a wastegate méretének pontos megválasztása. Ha túl kicsi a szelep, akkor nagy nyomáson lesznek gondjaid (nyomás-kúszás), ha túl nagy szelepet vettél, akkor pedig nehézkesen tudsz kis nyomást stabilan előállítani.
Ajánlott méretek:
- 38mm wastegate-et: 2000ccm és 300 lóerőig
- 40mm wastegate-et: 2500ccm és 400 lóerőig
- 50mm wastegate-et: 3000ccm és 500 lóerőig
- 60mm wastegate-et: 3000ccm és 600 lóerő felett ajánlott használni
Ezek az értékek csak ajánlottak, nem szabad őket szentírásnak tekinteni! A gyakorlatban sokféle variáció működik hibátlanul ezektől eltérő méretezéssel. Akadnak 1000 lóerős autók 40mm-es wastegate-tel, de láttam már 2000-es motort 400 lóerővel 60mm-es wastegate-tel is hibátlanul működni. A gyakorlat szerint az alulméretezés a fontosabb probléma, amire oda kell figyelned!
Meg kell még említenünk, hogy a külső wastegate használata esetén a szelepen keresztül elengedett felesleges kipufogó gázt lehetőséged van a kipufogó rendszerbe visszavezetés nélkül, egy külön úgynevezett dump (eleresztő) csövön keresztül a szabadba engedni. Ennek hangos süvítés a velejárója, amit előszeretettel alkalmaznak a tuning guruk. A belső wastegate erre nem ad lehetőséget.
A wastegate másik adata a nyomásérték. Szokás őket így emlegetni pl.: 38mm-es 1BAR-os wastegate. Ezesetben arról van szó, hogy a wastegate ellentartó rugója olyan erős, hogy a wastegate érezhetően 1BAR turbónyomás értéknél engedi el olyan mértékben a kipugázt, hogy a töltés már nem nő tovább.
Természetesen a wastegate szelep nem csak teljesen zárva, és nyitva van a folyamat alatt, hanem a szélső érték előtt is kinyit részlegesen, illetve a mechanika tehetetlensége miatt egy kicsit késve nyit ki. Emiatt következhet be a nyomás hirtelen felépülésekor a nyomásmérő órán gyakran látható kilengés: a felső értéknél egy rövid pillanatra feljebb kúszik a mutató, majd visszaesik a rugó értékének megfelelő maximális nyomásra.
A fent leírt jelenség kiküszöbölésére, és egyben egy sokkal precízebb és stabilabb nyomá-szabályozásra találták ki az elektronikus nyomás szabályozókat (EVC-ket).
Elektronikus Turbónyomás Szabályozók (EVC)
Ahhoz, hogy EVC-vel tudd vezérelni a turbónyomásodat a wastegate szelepét a turbód által előállított ellenyomással kell befolyásolnod. Az EVC a töltőnyomást arra használja fel, hogy a wastegate rugójának értékénél nagyobb nyomáson tudd üzemeltetni a turbót, és bizonyos esetekben a nyomás stabilitását és annak gyorsabb felépülését is elő tudod idézni az EVC segítségével.
A belső wastegate-es turbókon egy EVC vezérléshez használatos ellennyomás csatlakozást találhatsz. Angolul ezt hívják swinger típusú nyomásvezérlésnek. Nagyon ritkán akad kétkamrás belső wastegate is, ezeknek a működése ugyanaz, mint a külső wastegate-eké.
A külső wastegate-eket hívják kétkamrás wastegate-eknek is, mivel ezeken mindig két ellennyomás csatlakozást találsz. Angolul ezt nevezik popet típusú vezérlésnek.
Meg kell említenünk a manuális, vagy kézi turbonyomás szabályozókat (angolul manual boost controller). Ezzel az egyszerű mechanikus eszközzel (gyakorlatilag egy golyós csap) külső wastegate esetén ellennyomást tudsz engedni a wastegate egyik kamrájára, belső wastegate esetén pedig el tudsz engedni egy kis levegőt a wastegate membránja elől, így növelni tudod a turbód legfelső nyomás értékét. Ez a módszer nem ad stabil nyomásértéket. Az EVC-kénél nagyobb ingadozás és hőmérséklet függés az olcsóság ára.
A külső wastegate-ekben szokás rugót cserélni, hogy a nyomás fix, mechanikai értékét egyszerűen és olcsón növeld, vagy csökkentsd. A rugó maga egyszerűen cserélhető, és akár vezérlés nélküli, akár vezérelt a wastegate-ed, a nyomás alsó értéke mindig a rugótól fog függeni. Sem az EVC, sem a manuális szabályozó nem tud a rugóénál kisebb nyomásértéket előállítani.
Az EVC (Electronic Valve Controller) Működése
Mi az az EVC, Boost controller, avagy turbónyomás szabályozó? Az EVC az Electronic Valve Controller, vagyis az elektronikus szelep szabályozót jelenti. A Boost controller fordítása egyszerűen töltőnyomás szabályozó. A feladatuk az, hogy szabályozni tudd velük az autód turbónyomását, ezáltal a motor teljesítményét.
Az EVC fő egységei:
- Kezelőfelület
- Solenoid
Akadnak olyan EVC-k is, melyek három egységből állnak. Ezeknél a belső egységet bontják két részre: a kocsi belsejében csak egy kezelő felület van elhelyezve, a tényleges vezérlő elektronika a motortérben kap helyet. A solenoid szinte mindig különálló egység.
A turbónyomást minden korszerű autón wastegate, vagy actuator szabályozza. A wastegate alatt a külső wastegate-et, vagy magyarul egy külső megkerülő szelepet értünk. Az aktuator magyar beceneve a drukk-labda. Ez egy kis labda szerű fém alkatrész a turbódon, ami egy pár 10cm-es szárral össze van kötve a turbód turbina oldalával.
A megkerülő szelep azzal tudja szabályozni a turbód legmagsabb nyomásértékét, hogy nem engedi a végtelenségig gyorsulni a turbód tengelyét, hanem egy maximális nyomás értéknél elszabályozza azt. Egy mechanikus ellenállású szelepet fúj el a kipufogó gáz, amikor már elég nagy nyomst épített fel a turbó. Ilyenkor a kipufogó gáz megkerüli a turbót, így pörgésének sebességét nem növeli tovább: a nyomás egy maximális értéknél megáll a növekedésben. Wastegate nélkül a turbó gyakorlatilag a teljes tönkremeneteléig képes volna egyre gyorsabban forogni.
Ezek a wastegate-ek, vagy aktuátorok mechanikusak, vagyis a maximális nyomás értékét egy mechanikus erő, leggyakrabban egy rugó ereje határozza meg. Ebből máris következik, hogy a rugó erősebbre cserélésével, vagy megfeszítésével viszonylag egyszerűen növelhető a turbó-nyomás. Természetesen több buktatója is van a dolognak, hiszen egy sima rugó csere mindenképpen sokkal olcsóbb dolog, mint egy EVC a több tízezer Forintos használt árával. A két legfontosabb okot emelném ki:
Az első és legfontosabb, hogy a rugó mechanikus ellenállást fejt ki, így kétféleképpen is instabillá teszi a turbónyomást: hidegben a rugó keményebb - nagyobb lesz a turbónyomásod (gyakorlatban pl. 1.0BAR helyet 1.2BAR). A másik mechanikai hátránya a rugónak a libegés. A rugó természetesen akkor is "összenyomódik" egy picit, amikor a nyomásod nem éri el a kívánt felső küszöbértéket! A wastegate, vagy az actuator csappanytúja már a kívánt felső érték elérése előtt is kinyit, és enged el gázt a turbó mellett. Ha nagyon hirtelen gyorsítasz, ilyenkor a rugó be is libben: pl. stabil állapotban 0.8BAR-os nyomásra képes autóban gázadásra akár 1.0BAR-os overboost is keletkezhet, amikor letiprod az autót. A nyomás túllibben a kívánt maximumon, majd néhány másodperc után lecsillapodik, és stagnál az aktuális környezeti viszonyok között a mechanika adottságoknak megfelelően.
A második buktatója a rugócserés szabályozásnak az, hogy menet közben nem tudod változtatni a maximális turbónyomást, míg egy EVC-vel ez csak egy gombnyomás.
Az EVC egy jóval fejlettebb, és biztnságosabb megoldás a turbónyomás szabályozására, mint bármilyen mechanikus szabályozó. Az EVC (és elsősorban a 90-es évek közepe után gyártott, már modernnek számító, nyomásmérő szenzorral ellátott eszközök pl. HKS EVC III. és újabb társai) elektonikus úton szabályozzák, és stabilizálják a kívánt nyomásértéket. Ezt a hatást a wastegate vagy actuator pneumatikus vezérlésével érik el. Az EVC a turbó által előállított nyomást használja fel arra, hogy a wastegate-et, vagy az actuatort ellennyomással mindaddig visszazárja, amig a turbó az általad elvárt nyomást fel nem építette.
A turbókon szinte mindig található egy vékony, 3-6 mm-es leágazás a kompresszor csigaházán, amit a drukklabda vagy a wastegate szabályozására használnak.
Először nézzük a drukklabdás, egy csatlakozós megoldást: az EVC elektronikája egy solenoidot vezérel, amit legegyszerűbben egy mágnesszelepként tudsz ellképzelni (valójában ez egy precíz léptetőmotor, de ezt majd később feszegetjük). Az elektronika méri a turbónyomást, és mindaddig, mig a kívánt felső értéket el nem érte a felépített töltőlevegő, a szelep nyitva van, vagyis a turbó a drukklabdára is fújja a levegőt, ami záró irányba feszíti a megkerülő szelepet: a nyomás olyan gyorsan felépül, ahogy csak a "vas" ezt lehetővé teszi, majd a kívánt érték elérésekor a solenoid lezár: a turbót megkerüli a kipufogó gáz, így a nyomásod nem nő tovább. Természetesen a solenoid zárása után a nyomás hirtelen esni kezdene, de az elektronika ehhez mérten gyorsan reagál, és újra nyitja a szelepet, majd újra zárja - és így továb: ezzel tarva stabilan a nyomás értékét.
A fent leírtak az egy csatlakozós, actuator-os turbókra vonatkoztak. Ezeknél egyel modernebb, precízebb megoldás a wastegate. A wastegate lehet külső, vagy olyan drukklabda, amin két csatlakozási port található. Itt a különbség az egy csatishoz képest az, hogy a solenoid képes nyomás-ellennyomás szabályozásával a wastegate-et ténylegesen köztes nyitás-értéken tartani, vagyis nem csak a két szélső érték (full nyitva full zárva) között gyorsan váltogatni.
Személyes megjegyzés, hogy a külső, két csatlakozós (avagy két kamrás) wastegate-et tartom a legjobb és legmegbízhatóbb megoldásnak. Igazából nincs különbség a hatékonyságban a két csatis belső wg és a két csatis külső wg között. Egyszerűen ez a gyakoribb alkalmazás, és jellemzően nincs is 30-40mm-esnél nagyobb átmérőjű belső wastegate szelep, míg külsőből akár 60mm-eset is tudsz vásárolni.
Két nagyon fontos megjegyzés: az EVC csak és kizárólag MAGASABB nyomásérték előállítására képes, mint a mechanika általadott felső nyomás határértéke (a wastegtae rugójának ereje). A solenoid éppen a gyorsasága miatt nem egy sima mágnesszelep, hanem egy léptető motor, mert baromi gyorsan kell reagálnia: villámsebességgel zár vissza és nyit ki, hogy a nyomás stabil értéken maradjon.
EVC fajták: akadnak olyan régi, 90-es évek elejéről származó EVC-k, amiknek nincs nyomás mérő szenzoruk. Ezeknél általában a wastegate mechanikus értékéhez viszonyított százalékos értékben adod meg egy potméter tekergetésével a kívánt töltőnyomás-értéket. Ezeknél az eszközöknél a stabilitással akad probléma: nyári melegben és téli hidegben a mechanika más értéket ad, így ez ebből százalékosan előállított nyomésérték is eltérő lesz. Pl. nyáron 1.3 télen 1.5BAR nyomást eredményez ugyanaz a potencióméter állás.
A modern EVC-k már a MAP szenzorhoz hasolnó, beépített nyomásmérő eszközzel vannak ellátva. Így ezekben konrét értéket beállítva. pl. 1.5BAR minden körülmények között stabil, állandó nyomásértéken hajthatod az autódat.
Nagy vonalakban az EVC-ket így szerelik be:
- A belső kezelő felületet egy jól elérhető, fix helyre a vezető közelében, az autó utasterében.
- Ezt az egységet egy kisebb köteg kábel köti össze a motortérben elhelyezett solenoiddal, ami maximum 1, 1.5m-es távolságban helyezkedik el a turbótól, de a nagy hő miatt nincs túlságosan közel a feltöltőhöz.
- A solenoid bemenetére a turbóból egy leágazás van kötve (nyomóág, bárhonnan kötve a pillangószelep előttről), a két kimeneti port pedig a wastegate két csatlakozását köti össze egy-egy vákuum (nyomás) csővel.