Τεχνική Ανάλυση: Blow-off valve

Στους κινητήρες turbo των αυτοκινήτων, ένα απαραίτητο εξάρτημα που χρησιμοποιείται είναι το blow-off valve (BOV) ή αλλιώς ελληνιστί βαλβίδα εκτόνωσης (=σκάστρα).
Με απλά λόγια, πρόκειται για μια εκτονωτική βαλβίδα πίεσης, η οποία ελέγχει τη ροή των καυσαερίων προς την τουρμπίνα ενός υπερσυμπιεστή και τοποθετείται στην πολλαπλή εισαγωγής ανάμεσα στην πεταλούδα γκαζιού και στην έξοδο του υπερσυμπιεστή.
Η δουλειά της σκάστρας είναι να απομακρύνει την περίσσεια ποσότητα καυσαερίων από την τουρμπίνα και να εκτονώνει την πίεση αυτών, με απώτερο σκοπό να ελέγχει την ταχύτητα που θα αναπτύξει η φτερωτή της τουρμπίνας και να αποτρέψει την πολύ γρήγορη περιστροφή της.
Όταν το turbo περιστρέφεται και δημιουργεί πίεση, ένα κύμα πίεσης θα επιστρέψει στον υπερσυμπιεστή όταν κλείσει το γκάζι και, χωρίς την παρεμβολή της σκάστρας, αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα να επιβραδυνθεί πολύ γρήγορα η φτερωτή. Αυτή η γρήγορη επιβράδυνση θα προκαλούσε γρήγορη φθορά στα ρουλεμάν και θα μείωνε τη διάρκεια ζωής του turbo. Επίσης, χωρίς τη σκάστρα, θα χρειαζόταν ακόμη μεγαλύτερος χρόνος για να περιστραφεί η φτερωτή την επόμενη φορά που η πεταλούδα γκαζιού θα άνοιγε και το turbo δεν θα ήταν σε θέση να προσφέρει τη μέγιστη ώθηση το συντομότερο δυνατό διάστημα.

 Με τον έλεγχο και τον περιορισμό των στροφών της φτερωτής, η BOV ρυθμίζει την πίεση της ώθησης (=boost), η οποία παρέχεται από τον στροβιλοσυμπιεστή, και αυτό έχει ως αποτέλεσμα να προστατεύει, όχι μόνο τον στροβιλοσυμπιεστή από πιθανή βλάβη του, αλλά και τον κινητήρα.
Είναι αξιοσημείωτο να αναφερθεί πως η φτερωτή της τουρμπίνας συνεχίζει να γυρνά λόγω αδράνειας από τα καυσαέρια ακόμα και αν η πεταλούδα γκαζιού είναι κλειστή, δηλαδή όταν ο οδηγός δεν πατάει το γκάζι και δεν περνάει αέρας στην πολλαπλή εισαγωγής.
Όμως, πώς δουλεύει η σκάστρα σε ένα αυτοκίνητο, η οποία ελέγχεται από ένα ενεργοποιητή πίεσης; Η βαλβίδα συγκρατείται μέσα στον ενεργοποιητή από ένα ελατήριο, αλλά όταν η πίεση ώθησης υπερβεί το προκαθορισμένο μέγιστο, τότε συμπιέζει αυτό το ελατήριο ανοίγοντας προοδευτικά τη βαλβίδα. Αυτό επιτρέπει στα καυσαέρια να περνούν διαμέσω αυτής, έτσι ώστε να παρακάμπτουν την τουρμπίνα ρυθμίζοντας την πίεσή της.

Υπάρχουν δύο κατηγορίες σκάστρας που χρησιμοποιούνται, οι ανοικτού και κλειστού τύπου, οι οποίες θα αναλυθούν παρακάτω:

• Oι ανοικτού τύπου σκάστρες προορίζονται για κινητήρες υψηλότερης ισχύος και συνήθως προσαρμόζονται στην πολλαπλή εξαγωγής. Διαθέτουν μεγαλύτερες εισόδους και εξόδους, ελατήρια υψηλότερης πίεσης και μεγαλύτερα διαφράγματα ενεργοποιητή, έτσι ώστε να μπορούν να χειρίζονται αποτελεσματικά υψηλότερες πιέσεις ώθησης, ενώ η περίσσεια πίεση εκτονώνεται στο περιβάλλον κάνοντας ένα χαρακτηριστικό ήχο.
• Οι κλειστού τύπου σκάστρες χρησιμοποιούνται ευρέως στα επιβατηγά αυτοκίνητα με μία βαλβίδα, η οποία είναι ενσωματωμένη στο περίβλημα της τουρμπίνας. Αυτή η βαλβίδα ελέγχεται από ένα ενεργοποιητή, ο οποίος αποτελείται από ένα ελατήριο και ένα σφραγισμένο θάλαμο που σχετίζεται με την πίεση ώθησης. Αντίθετα με τις σκάστρες ανοικτού τύπου, αυτές διατηρούν τη ροή του αέρα σταθερή ανακυκλώνοντας τον αέρα μέσα στο σύστημα της πολλαπλής εισαγωγής.

Τέλος, θα αναφερθούμε στο πώς λειτουργεί η σκάστρα σε τέσσερις περιπτώσεις λειτουργίας του κινητήρα. Συγκεκριμένα:

• Όταν ο κινητήρας είναι στο ρελαντί, το κενό του κινητήρα στο πάνω μέρος του εμβόλου της σκάστρας προσπαθεί να αναγκάσει το έμβολο να ανοίξει. Δεν υπάρχει κενό ή πίεση στο κάτω μέρος του εμβόλου. Η σκάστρα ανοικτού τύπου χρειάζεται να παραμείνει κλειστή στην κατάσταση ρελαντί για να μην υπάρξει διαρροή. Για να γίνει αυτό δυνατό, υπάρχει ένα ανοξείδωτο ελατήριο στο άνω περίβλημα BOV που κρατά το έμβολο κλειστό. 
• Οι συνθήκες που αντιμετωπίζει η σκάστρα σε χαμηλή ώθηση, δηλαδή πριν το τούρμπισμα του κινητήρα, είναι παρόμοιες με τις συνθήκες που επικρατούν στο ρελαντί, αλλά υπάρχει μικρότερο κενό στην κορυφή του εμβόλου της σκάστρας σε σύγκριση με την πρώτη περίπτωση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πεταλούδα γκαζιού είναι ελαφρώς πιο ανοικτή. 
• Σε μεγάλη ώθηση: Όταν ο κινητήρας λειτουργεί στο φάσμα των στροφών όπου παρατηρείται η μέγιστη ισχύς του κινητήρα  (μετά το τούρμπισμα), η βαλβίδα είναι εντελώς κλειστή εξαιτίας της πίεσης ώθησης (pressure boost) στο πάνω μέρος του εμβόλου. 
• Όταν η πεταλούδα γκαζιού είναι κλειστή σε υψηλές πιέσεις ώθησης, η πίεση στο πάνω μέρος του εμβόλου θα μετατραπεί σε κενό, στη συνέχεια η πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής και το κενό στο πάνω μέρος του εμβόλου θα αναγκάσουν το έμβολο να ανέβει προς τα πάνω απομακρύνοντας έτσι την περίσσεια πίεσης στην ατμόσφαιρα και αποτρέποντας το στροβιλοσυμπιεστή να επιβραδύνεται από την υπερβολική πίεση ώθησης. Όταν συμβαίνει αυτό, παράγεται ο χαρακτηριστικός ήχος της σκάστρας.