Fungsi Wastegate


Kadar penghasilah boost oleh turbocharger adalah bergantung kepada jumlah gas ekzos yang disalurkan untuk memutarkan turbin pada turbo. Semakin tinggi jumlah gas ekzoz yang di salurkan untuk memutarkan turbin makan semakin tinggi boost yang di hasilakan. Penyaluran gas ekzos yang terlalu banyak untuk memutarkan turbine akan mengakibatkan turbin berputar terlalu laju dan mengakibatkan turbo menghasilkan boost yang berlebihan (Overboost). Keadaan ini akan mengakibatkan kerosakan yang teruk pada enjin dan turbo itu sendiri akan mengalami kerosakan akibat daripada putaran turbin yang terlalu laju (overspeed).

Bagi turbo dari jenis fixed geometry (fixed geometry turbo) wastegate di gunakan untuk mengawal jumlah gas ekzos yang di salurkan ke turbo bagi memutarkan turbin untuk mengelakkan penghasilan boost yang berlebihan. Wastegate mengawal kadar gas ekzos yang di salurkan bagi memutarkan turbin dengan membuka dan mengawal kadar bukaan laluan pintas (bypass) yang membolehkan gas ekzos yang berlebihan di salurkan terus ke sistem ekzos tanpa perlu melalui turbin. Bukaan wastegate di kawal oleh actuator dan kadar bukaan wastegate adalah bergantung kepada jumlah gas ekzos yang perlu di lepaskan berpandukan kepada jumlah boost yang di hasilkan. 

Dengan pengunaan wastegate membolehkan sesebuah enjin di padankan dengan turbo dari jenis fixed geometry turbo yang paling efisyen untuk enjin tersebut. Hasil dari pengunaan turbo yang efisyen dan di kawal dengan oleh wastegate adalah turbo dapat menghasilkan boost yang mencukupi seawal mungkin dan tidak akan menghasilkan boost berkebihan (overboost) ketika enjin menghasilkan kuasa maksimum.

Terdapat juga sistem turbo yang mengunakan fixed geometry turbo tanpa mengunakan wastegate. Pada sistem ini enjin di padankan dengan turbo yang hanya dapat menghasilkan boost maksimum yang di perlukan ketika enjin menghasilkan kuasa maksimum. Pemadanan tersebut adalah bertujuan untuk mengelakan penghasilan boost yang berkebihan (overboost). Pada sistem ini penghasilan boost yang mencukupi adalah lambat. Boost yang mecukupi mula di hasilkan ketika enjin menghasilkan kuasa pada peringkat pertengahan (mid range) dan mencapai penghasilan boost maksimum ketika enjin menghasilkan kuasa maksimum. Sistem ini tidak sesuai di gunakan pada enjin automotif kerana penghasilan kuasa enjin pada kelajuan rendah hingga pertengahan adalah terlalu lemah dan hanya mula menghasilkan kuasa yang baik ketika enjin berada pada kelajuan peringkat pertengahan (mid range) hingga maksimum. Sistem ini biasa digunakan pada enjin diesel untuk penjana elektrik (generator), enjin propulsion marin, excavator dan lain-lain lagi.

Turbo yang mengunakan internal wastegate 
Wastegate terdiri daripada 2 jenis iaitu jenis dalaman (internal) dan jenis luaran (external). 
Wastegate dalaman (internal) atau juga di kenali sebagai build in wastegate adalah wastegate yang dibina sekali bersama turbo. Pada wastegate dalaman pelepasan gas ekzos yang berlebihan adalah melalui bukaan swing valve dan kadar bukaan swing valve ini dikawal oleh actuator berdasarkan kepada jumlah gas ekzos yang perlu di lepaskan berpandukan pada penghasilan boost.

Swing valve pada internal wastegate
Actuator yang digunakan untuk mengawal bukaan swing valve terdiri daripada 2 jenis iaitu jenis pnuematic dan eletronik. Actuator pnuematic adalah actuator yang berfungsi dengan mengunakan tekanan (boost) yang di hasilkan oleh turbo untuk mengawal bukaan swing valve. Terdapat juga actuator pnuematic yang di kawal secara eletronik iaitu penyaluran tekanan udara (boost) dari turbo charger ke actuator di kawal secara elertonik bertujuan untuk meningkatkan tahap kecekapan kawalan wastegate bagi meningkatkan tahap kecekapan penghasilan boost.

Actuator eletronik adalah actuator yang mengunakan motor elektrik untuk mengerakan actuator bagi mengawal pembukaan swing valve. Motor elektrik pada actuator dikawal oleh sistem elektronik sama ada unit kawalan elektronik atau dikawal oleh unit kawalan enjin (ECU). Sistem kawalan wastegate yang mengunakan actuator eletronik yang dikawal secara eletronik adalah lebih cekap dan efisyen berbanding actuator pnuematic yang dikawal secara eletronik.

Actuator elektronik honda civic 1.5 turbo
Wastegate luaran (external wastegate) adalah wastegate yang berasingan dengan turbo. Wastegate external di pasang pada exhaust manifold dan kemudian menyalurkan lebihan gas ekzoz ke bahagian ekzos sejauh mungkin dari turbo untuk melancarkan aliran gas ekzos yang melepasi turbin bertujuan untuk meningkatkan kecekapan turbo. Selain itu dengan pengunaan wastegate luaran gas ekzos berlebihan boleh disalurkan terus keluar tanpa perlu masuk ke sistem ekzos.  Ini adalah bertujuan untuk meningkatkan kelancaran aliran gas ekzos dan mengurangkan backpressure pada sistem ekzos. Pelepasan gas ekzos secara terus juga disertai dengan bunyi yang agak kuat bergantung dengan kadar gas ekzos yang di lepaskan.

Wastegate luaran (external wastegate)
Binaan wastegate luaran ini juga lebih kukuh berbanding wastegate dalaman (internal wastegate). Injap (valve)  yang digunakan pada external wastegate ini juga jauh lebih baik dari segi kekedapan (sealing), kawalan dan ketahanan. Ini membolehkan wastegate luaran (external wastegate) mengawal pelepasan gas ekzos dengan lebih baik dan cekap terutamanya ketika enjin menghasilkan kuasa tinggi.

Injap (valve) wastegate
Bukaan injap wastegate luaran juga dikawal secara pnuematic atau elektronik mengikut jenis wastegate. Sama seperti wastegate dalaman, Wastegate elektronik yang di kawal oleh unit kawalan (control unit) atau unit kawalan enjin (ECU) adalah yang paling cekap dan efisyen untuk mengawal bukaan injap wastegate bagi memastikan turbo beroperasi pada tahap optimum.

Wastegate elektronik keluaran turbosmart
Untuk meningkatkan had boost maksimum yang dihasilkan, pelarasan pada kawalan wastegate perlu di lakukan supaya wastegate membenarkan turbo menghasilkan boost maksimum pada kadar yang di kehendaki. Bagi wastegate yang dikawal secara eletronik kadar penghasilan boost maksimum boleh di tingkatkan dengan mengubah setting atau tetapan pogram pada control unit. Bagi wastegate yang dikawal secara pnuematic pengunaan boost controller dari jenis mekanikal atau eletronik digunakan.  Untuk wastegate luaran (external wastegate) yang dikawal secara pneumatic, penggantian spring injap wastegate (wastegate valve spring) kepada spring yang lebih keras mengikut mengikut spring rate yang bersesuaian berdasarkan dengan tahap boost maksimum yang di kehendaki. Bagi wastegate dalaman yang mengunakan actuator pnuematic, actuator boleh di tukar kepada actuator yang boleh di laras (adjustable actuator) atau actuator yang mempunyai spring rate yang bersesuaian dengan kadar boost maksimum yang di kehendaki. 

Seiring dengan perkembangan dan kemajuan teknologi, Penggunaan wastegate tidak di perlukan pada turbo generasi baru. Turbo dari jenis Variable Geometri Turbocharger (VGT) atau Variable Nozzle Turbine (VNT) mengunakan sistem kawalan turbo baru yang dibina pada turbo bagi mengantikan fungsi wastegate. Turbo generasi baru ini adalah lebih cekap dan efisyen berbanding dengan turbo yang mengunakan wastegate.