Turbo Tech: Wastegates internes par rapport aux Wastegates externes

par Khiem Dinh

Photos gracieuseté de Bren Tuning et Killer B Motorsport

Avant d’entrer dans les chiffres et les raisons pour lesquelles une wastegate externe sous-évaluée produit plus de puissance qu’une wastegate interne configuration turbo wastegate, discutons des raisons pour lesquelles les turbos à wastegate internes sont utilisés par les OEM. La première préoccupation du constructeur concerne les émissions; par conséquent, tout le flux d’échappement doit passer par le convertisseur catalytique. Une configuration de wastegate externe peut-elle être configurée de manière à ce que le flux de wastegate passe par le convertisseur catalytique? Le flux de déchets provenant d’une porte extérieure peut très certainement être réinjecté dans le tuyau de descente et dans le convertisseur catalytique. Cela nous amène donc à la prochaine raison pour laquelle les OEM utilisent des turbos à décharge interne: la simplicité.

Le turbo à décharge interne est fourni à l’OEM par le fournisseur en une seule pièce et donc également en un seul numéro de pièce. L’OEM connecte des conduites d’huile, des conduites d’eau, des connexions d’entrée et de sortie de compresseur et de turbine, et peut-être quelques lignes de vide ou des connecteurs électriques à cette pièce de turbocompresseur. Disons que l’OEM a décidé d’opter pour une configuration de wastegate externe qui a été réinjectée dans le tuyau de descente. Maintenant, il y a des numéros de pièce supplémentaires pour la wastegate externe et les pinces, ce qui ajoute de la complication à la base d’approvisionnement et à la logistique. Du côté de la conception, l’OEM doit concevoir des collecteurs d’échappement et des tuyaux de descente plus complexes avec des brides et des joints de soufflet supplémentaires. Si le turbo est une configuration à double défilement, c’est le double de tout. Ensuite, l’OEM doit effectuer ses propres tests de validation pour la durabilité et la qualité. Chaque soudure et joint supplémentaire doit être validé pour la qualité et la durabilité des tests. Un test de cycle de durabilité de 2000 heures est courant. Comme vous pouvez l’imaginer, faire fonctionner une cellule dynamométrique pendant 2000 heures n’est pas bon marché (installations, techniciens, carburant, alimentation électrique de la cellule, etc.). Si l’OEM obtient le turbocompresseur à décharge interne dans un seul ensemble, cela réduit considérablement les coûts et les points de défaillance.

Il s’agit du turbo Honeywell (Garrett) du moteur Ecoboost de 2,3 L de la Focus RS. C’est un double rouleau avec une vanne de décharge interne, et la vanne de dérivation du compresseur est même intégrée dans le boîtier du compresseur. Le turbo va à Ford en tant qu’ensemble intégré et validé et Ford le boulonne sur leur moteur.

Le dernier sujet de préoccupation pour le fabricant d’origine est la taille de l’espace nécessaire à l’installation du turbocompresseur. Sur les voitures à essence turbocompressées actuellement en production, les plus gros turbos ont une taille d’environ GT25-28. C’est-à-dire qu’ils ne sont pas vraiment gros. Les BMW V8 utilisent des MGT2260.La Focus RS utilise une MGT2263. Les voitures turbo simples sont toutes dans la gamme 300-350hp. Les voitures Twin turbo sont dans la gamme 600-650hp, pour la plupart. Ainsi, la taille d’une wastegate externe est assez grande par rapport à ces turbos. Trouver de l’espace pour s’adapter aux wastegates externes devient un problème plus important dans ces baies moteur souvent très exiguës. Visualisez essayer de mettre une paire de wastegates externes au milieu du V des moteurs V8 biturbo allemands.

Il s’agit du moteur BMW M6 presque d’origine de la voiture Rahal Letterman Lanigan GTLM avec une paire de turbos à double scroll à décharge interne Honeywell d’origine. Remarquez à quel point tout est emballé autour des turbos placés au milieu du V. Imaginez essayer d’y emballer quatre wastegates externes.

D’accord, nous savons donc pourquoi les OEM utilisent des turbos à décharge interne. Mais pourquoi abandonne-t-il le pouvoir aux configurations à décharge externe et quelle puissance abandonne-t-il? Le « pourquoi » est facile à expliquer, le « comment » est beaucoup plus compliqué. Le « pourquoi » se résume simplement à évacuer la contre-pression. N’oubliez pas que la roue de turbine est un multiplicateur de contre-pression d’échappement. Quelle que soit la contre-pression créée par le système d’échappement, elle est multipliée par la roue de la turbine. Des échappements plus gros, des tuyaux d’essai et des chats à haut débit permettent au moteur de produire plus de puissance en réduisant la contre-pression.

Si vous vous souvenez de notre article sur le dimensionnement turbo, vous vous souviendrez de ces données que nous avons générées en utilisant le programme MatchBot de Borg Warner. L’objectif était de montrer comment la contre-pression d’échappement est multipliée par la roue de la turbine. Dans cet exemple, à 8000 tr / min, une réduction de la contre-pression du système d’échappement de 2 psi a entraîné une réduction de la pression dans le collecteur d’échappement de 4,4 psi car la turbine fonctionnait à un rapport de pression de 2,2.