(melkein) Kaikki tietävät, että hukkaportilla ohjataan ahtopainetta. Yksinkertaistettuna näin onkin. Ahtopainetta se säätää ohjaamalla osan pakokaasuvirrasta turbiinisiiven ohi, jolloin turbon kierroslukua voidaan hallita.
Teoriassa tämä on yksinkertaista, mutta kuten tavallista, asia on monimutkaisempi kuin ensisilmäyksellä voisi luulla.
HUKKAPORTIN ÄÄNI
Aloitetaan perusasioista. Se ”hukkaportin ääni” ei kuulu hukkaportista. Täyskaasulta moottorijarrulle siirtyessä kuuluva kikattava ääni johtuu kompressorin sakkaamisesta, ja siis ilmansuodattimesta, eikä sillä ole mitään tekemistä hukkaportin kanssa.
Sen sijaan joistakin harrastevälineistä kuuluva raivoisa parkuna täyskaasulla voisi hyvinkin olla hukkaportin ääni. Sekään ei tosin kuulu siitä hukkaportista, vaan on hukkaportin kautta kulkevaa, vaimentamatonta pakoääntä niissä autoissa, joissa hukkaportilta lähtevä poistoputki pukkaa kaasunsa vaimentamattomana ulos. Puhutaan dumptubesta tai screamerista.
SISÄINEN VAI ULKOINEN?
Pienemmissä ahtimissa hukkaportti on integroitu pakopesään. Rakenne on näppärä, sillä pakosarjan ja pakoputkiston osalta koko paketti on selkeämpi ja yksinkertaisempi. Useimmiten näissä tapauksissa hukkaportti on myös mitoitettu ja sijoitettu siten, että se virtaa riittävästi.
Integroidussa portissa on saranoitu läppä, joka avaa pakokaasulle väylän turbiinin nielusta pakoputkeen. Läppää käyttää ahto- tai alipainetoiminen kello, tai yhä enenevässä määrin sähköinen ohjainlaite, servo tai askelmoottori.
Ulkoinen portti vaatii pakosarjaan oman oksansa, ja siltä kuljetetaan erillinen putki takaisin pakoputkeen, tai aiemmin mainituissa screamer-tapauksissa taivaan tuuliin. Ulkoisessa portissa on venttiili, jota ohjataan sen päässä olevalla kalvolla ja jousella. Kalvoa liikuttaa ahto- tai alipaine, joskus myös pakokaasun paine.
Ulkoinen portti pystyy oikein asennettuna ohjaamaan merkittävästi isompia pakokaasuvirtoja kuin sisäinen portti. Niinpä isoimmissa ahtimissa ei useimmiten ole sisäistä hukkaporttia, vaan niiden kanssa asennetaan erillinen portti.
ISOMPI PAREMPI
Ei, isompi ei ole parempi, vaikka isommalla venttiilillä varustetut portit ovatkin usein kalliimpia. Isokaan hukkaportti ei toimi, jos se on sijoitettu pakosarjaan siten, että massavirta ei löydä venttiilille.
Hukkaportin koon valintaan vaikuttaa moni asia. Jos ajetaan hyvin kovalla ahtopaineella, voi olla, että tehokaskaan moottori ei tarvitse isoa porttia, sillä tarve ohjata pakokaasua turbiinin ohi voi olla hyvin pieni. Toisaalta joskus pitää ahtopaine saada rajoitettua hyvin alas ja silloin hukkaportilta vaaditaan paljon.
Jos taas ahtimen turbiini on hyvin suuri suhteessa kompressoriin, eikä paketti muodosta pakopainetta, pitää hukkaportin olla suuri, sillä hitaasti valuva matalapaineinen pakokaasu ei hakeudu raivokkaasti ulos pienen venttiilin kautta, vaan sitä pitää ohjailla loivin liikkein.
Näistä on hyvin vaikea muotoilla nyrkkisääntöjä, mutta erittäin paljon yksinkertaistaen: mitä kovemmalla ahtopaineella ajetaan, sitä pienempi portti riittää ja päinvastoin. Hevosvoimilla ei ole käytännössä mitään tekemistä hukkaportin koon kanssa. Sen takia joidenkin valmistajien asettamat hevosvoimarajat tietyille porttimalleille ovat lähinnä huvittavia.
KALVON SUHDE VENTTIILIIN
Hyvin usein unohdettu aspekti on kalvon ja venttiilin halkaisijoiden suhde. Erityisesti tämän ymmärtäminen on tärkeää nykypäivänä, kun konehuoneissa käytössä oleva tila on aiempaa rajallisempi ja markkinoilla on ulkoisilta mitoiltaan toinen toistaan pienempiä hukkaportteja.
Tämä tulee sitä merkittävämmäksi, mitä enemmän paketti tekee pakokaasun painetta ennen turboa. Suuri kalvo suhteessa venttiiliin on tärkeä setupeissa, joissa pienellä ahtopaineella saavutetaan suuri moottoriteho.
Iso kalvo siis mahdollistaa jäykän jousen käytön. Silloin pakokaasun paine ei pääse avaamaan hukkaporttia hallitsemattomasti. Jäykkä jousi ja suuri kalvon pinta-ala mahdollistaa venttiilille hyvin nopeat liikkeet ja hyvän hallittavuuden myös isoilla massavirroilla, ja pienillä ahtopaineilla.
HUKKAPORTIN OHJAUS
Hukkaportin ohjaus on suunnilleen sama asia kuin ahtopaineen ohjaus. Älykkäällä ohjauksella voidaan korjata pienen kalvon aiheuttamaa ongelmaa, jonka johdosta joudutaan ajamaan pehmeällä jousella. Tällaisessa tilanteessa ajetaan ohjauspainetta kalvon molemmille puolille ja ohjataan sitä pulssinleveysmodulaatiolla. Silloin heikon jousen venttiiliä kiinni pitävää voimaa autetaan ohjauspaineella.
Tällainen ohjaus vaatii sekä ohjainlaitteelta että ohjausventtiileiltä paljon. Kaksisuuntainen pwm ja niihin liittyvä takaisinkytkentä (PID) vaativat joskus päivien säätötyön. Erityisesti jotkin PID-ohjaukset ovat erittäin kinkkisiä säätää.
Jos PID-ohjausta ei käytetä, laitteistosta tulee epävakaa, ja pienikin kuluma tai likaantumisen aiheuttama liikkuvan osan tahmautuminen vetää ohjauksen vinoon. PID-ohjaus sopeutuu näihin olosuhteisiin, mutta kuten mainittua, on joskus kryptinen säädettävä, ja väärin tehtynä johtaa ahtopaineen soutamiseen ylös ja alas.
PORTIT KUTISTUVAT
Jos katsellaan parikymmentä vuotta ja sitä vanhempia hukkaportteja, ovat ne yleensä valtavia. Kehitys viimeisen kymmenen vuoden aikana tällä osin on ollut huimaa. Kun 80–90-luvun taitteen 33-millinen Audin hukkaportti on yli 20 senttiä korkea, on uusi Turbosmartin 38-millinen Hypergate alle 10 senttiä korkea ja vähintään puolet kevyempi. Myös Turbosmartin ensimmäiset portit olivat Audin tuotteen kanssa samaa, maitotölkin kokoluokkaa.
– Sekä materiaaliteknologia että markkinoilla olevat älykkäät ohjausjärjestelmät ovat mahdollistaneet porttien pienenemisen, kertoo Chris Milne, Turbosmartin Euroopan myyntipäällikkö. Lisäksi vuosikymmenten aikana saatu empiirinen data on auttanut aina uuden sukupolven tuotteiden suunnittelussa.
Nyt tuotannossa oleva Turbosmartin viides sukupolvi sisältää kattauksen ulkomitoiltaan markkinoiden pienimpiä portteja.
– Tämä on tänä päivänä tärkeää, sillä konehuoneet ovat aiempaa ahtaampia. Silti tehot kasvavat, joten meillä on ollut erittäin kova paine kehittää tuotteita, jotka ovat aiempaa pienempiä, mutta kuitenkin suoriutuvat samasta tehtävästä kuin fyysisesti suuremmat edeltäjänsä. Tässä asiassa olemme markkinajohtajia, Milne ynnää.
PORTIN SIJOITUS
Hukkaportin sijoitus pakosarjassa on äärettömän tärkeä asia, jonka muuttaminen jälkikäteen on vaikeaa ja työlästä. Siksi siihen kannattaa paneutua. Yleensä pakosarjat tulevat tilasyistä sellaisiksi, että virtaus suosii turboa. Teoriassa tällä saavutetaan toki paras kaasunvaste ja maksimiteho, mutta useimmiten hukkaportin paremmalla sijoituksella saavutettaisiin parempi lopputulos erityisesti niissä tapauksissa, joissa ei haeta sitä viimeistä hevosvoimaa.
Sitten taas joissakin tapauksissa, kuten pienellä moottorilla varustetussa kiihdytysautossa, jossa litrateho huitelee yli viidensadan hepan, portin sijoituksella saattaa olla hyvin vähän merkitystä, koska siitä ohjattava kaasuvirta on hyvin kovapaineista ja kokonaisvirtaukseen nähden pientä.
Useimmiten turboauton pakosarja on joka tapauksessa valtava kompromissi moottorin hengitykselle, joten sen muotoilu kannattaisi siis melkein aina tehdä suosimaan nimenomaan hukkaporttia ja sitten vasta turboa, vaikka maalaisjärki sanoisikin muuta.
Toisaalta on kuitenkin muistettava, että mitä paremmin pakokaasuvirta kohdistuu hukkaportin venttiiliin, sitä kovemman jousen se vaatii. Lähes äänennopeudella matkaava pakokaasuvirtaus tekee työtä venttiilin avaamiseksi, ja se voima pitäisi voittaa. Kun venttiili on auennut ja virtaus sen yli on kova, tarvitaan venttiilin sähäkkään sulkemiseen paljon voimaa. Silloin isosta kalvosta ja kovasta jousesta olisi hyötyä, vaikka käytössä olisi hyvinkin hieno ahtopaineen ohjaus.
HYVÄÄ JA HALPAA
Muutama vuosi sitten rajojen yli alkoi valua kiinaosia. Pääasiassa välijäähdyttimiä, mutta lähestulkoon yhtä suuressa määrin myös hukkaportteja. Heikkotehoinen välijäähdytin on sinänsä harmiton ongelma, eikä useinkaan johda mihinkään isompiin tuhoihin, mutta kesken laulun pettävä hukkaportti sen sijaan saattaa tehdä harrastevälineen arvokkaasta moottorista käkikellon alta aikayksikön.
Ainakin Turbosmart on suojannut tavaramerkkinsä käytännössä maailmanlaajuisesti. Jos yritys myy kopioitua tuotetta ja mainitsee samassa yhteydessä kyseisen tavaramerkin, on se tavaramerkkiloukkaus, josta voi seurata kallis oikeusprosessi.
Kopiotuotteille on paikkansa, sillä ne tuovat harrastuksen useampien ulottuville. Merkkituotteet kun tapaavat maksaa paljon. Silti tässä niin kuin monessa muussakin asiassa pitää muistaa, että hinta ja laatu kulkevat käsi kädessä.
Mikäli haluat lukea myös tällaisia artikkeleita aina tuoreeltaan, tilaa GTi-Magazine kotiisi heti tarjoushinnalla osoitteessa www.gti.fi/tilaa!
Muista seurata GTi-Magazinea myös somessa!
- Facebook: https://www.facebook.com/GTiMagazine/
- Instagram: https://www.instagram.com/gtimagazine/