Wastegate Ladedruckregelung

Bei der Aufladung von Benzinmotoren ist ein Turbolader mit Wastegateklappe derzeit Stand der Technik. Sowohl bei einem einflutigen Wastegate Lader als auch bei der 2-flutigen Twin Scroll-Version verbessert die Regelung die Ausnutzung der Abgasenergie enorm. Die Regelung erlaubt das Absenken des Abgasgegendrucks bei einer verbesserten Ausnutzung des dynamischen Anteils der Abgasenergie zur Verbrauchsreduktion und Drehmomenterhöhung. Die Bypassregelung reduziert das Turboloch.

Die neuen Wastegate Versionen müssen Abgastemperaturen von bis zu 1050°C wiederstehen. Im Tuning- und Motorsportbereich werden die Wastegate Ventile mit 36 mm und 42 mm Ventilköpfen ausreichend groß ausgelegt um ein frühes Ansprechen des Turboladers bei gleichzeitig hohem Abblasvermögen unter Volllast zu gewährleisten.

Funktionsweise der Wastegate Steuerung:

Das Bypassventil (Wastegate) sitzt im Abgasstrom des Turboladers. Dieses Ventil kann über einen Aktuator geöffnet werden und so einen Teil des Abgasstroms an der Turbine vorbeileiten, um den Ladedruck auf den gewünschten Wert einzuregeln. Bei Überschreiten eines zuvor festgelegten maximalen Ladedrucks wird die Bypassklappe mittels des Aktuators geöffnet, der Ladedruck stagniert oder sinkt. Fällt der Ladedruck ab, schließt das Bypassventil, der Ladedruck steigt.

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Garrett Wastegate Regelung

Wastegate Bauarten

Man unterscheidet zwischen 2 Bauarten von Wastegate Ventilen, den "Interne Wastegate Ventile" und "Externe Wastegate Ventile".

Internes Wastegate Ventil

Interne Wastegate Ventile:

Die Internen Wastegate Ventile kommen meistens bei kompakten Turboladern zum Einsatz. Durch die im Abgasgehäuse des Turbolader integrierten Kanäle lassen sich so besonders platzssparende Aufladesysteme bauen. Es können Wastegate für Single- und Twin-Scroll Gehäuse realisiert werden. Die Steuerung diese Ventile geschieht zumeist über Steuerdosen oder in letzter Zeit zunehmend über elektrische Steller. Im Tuningbereich findet man diese Lösung auch an der neusten Turbolader Generation der Garrett G25-Serie, G25-550 und G25-660 wieder.


Externe Wastegate Ventile:

Externe Wastegate Ventile werden oftmals im Motorsportbereich eingesetzt. Die Montage erfolgt zwischen Abgassammler und Auspuffanlage. Sie sind dann in einer besonders robusten Bauform und werden mittels hochwertigen Materialien hergestellt. Die Ventile sind in verschiedenen Baugrößen lieferbar. Zudem gibt es diese auch in wassergekühlten Versionen. Passend zu diesen Ventilen werden verschiedene Federn geliefert um die jeweiligen Ladedruck Sollwerte perfekt einzustellen. Die Montage der Ventile erfolgt meistens über V-Band Flansche. Die gängigsten Wastegate Ventile sind die Turbosmart GEN-V sowie die Tial MV-R und MV-S.

Externes Wastegate Ventil

Mögliche Fehler sind:

Ursache/Defekt:

  1. Membrane defekt
  2. Feder defekt
  3. Klemmende oder schwergängige Kinematik

Wirkung:

  1. Ladedruck steigt stark
  2. Zu geringer Ladedruck
  3. Zu hoher Ladedruck

Ladedrucksteller:

Die Öffnung der Wastegateklappe geschieht entweder über pneumatische oder elektrische Steller. Die elektrischen Stellmotoren sind schneller und genauer. Zudem können diese wie die VTG-Steller Feedback Signale und Störmeldungen an das Motorsteuergerät senden.

Es gibt die folgenden Ausführungen:

  1. Pneumatischer Steller
  2. Pneumatischer Steller mit Hallsensor
  3. Elektrischer Steller (Linear Ausführung)
  4. Elektrischer Steller (Rotary Ausführung)

Pneumatischer Wastegate Aktuator (Steuerdose):

Die pneumatischen Aktuatoren werden meistens über ein elektrisches 3-Wegeventil gesteuert. Pneumatische Aktuatoren können mittels Hallsensor die Istwerte (Position) der Steuerdose an das Motorsteuergerät senden.

Elektrischer Wastegate Aktuator (eWGA):

Der elektronische Wastegate-Aktuator (eWGA) reguliert den maximalen Turbo-Ladedruck präzise, um Motorleistung, Haltbarkeit und Fahrverhalten zu verbessern. Beim Kaltstart kann die Wastegateklappe aufgestellt werden, wodurch der Abgasstrom an der Turbine vorbei direkt in den Katalysator geleitet wird. Das verkürzt die Aufwärmzeit die benötigt wird den Katalysator auf Betriebstemperatur zu bringen.