Nara-auto.ru

Автосервис NARA
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Актуатор турбины: принцип работы и настройка

Актуатор турбины: принцип работы и настройка

aktuator turbiny

Для многих водителей автомобиль – это просто средство передвижения, тогда как для других машина является хобби, в которое они готовы вкладывать время и деньги, чтобы добиться улучшения базовых характеристик. Одним из наиболее популярных способов тюнинга двигателя автомобиля является установка турбины (турбокомпрессора). Турбина способна значительно повысить мощность мотора, если ее правильно подобрать и настроить.

В настоящее время наибольшую популярность имеют турбины высокого давления, которые отличаются от базовых вариантов турбокомпрессоров наличием клапана. Он необходим, чтобы справляться с избыточным давлением при работе двигателя на высоких оборотах.

Обратите внимание: В автомобильном сленге данный клапан может носить разные названия, среди которых самые распространенные следующие: вестгейт, актуатор, вакуумный регулятор. Следует понимать, что под всеми этими терминами подразумевается одна деталь, которая занимается защитой турбины от перегрузок при работе на высоких оборотах.

В процессе эксплуатации актуатор турбины может выйти из строя, и владельцу автомобиля потребуется его замена, чтобы продолжить эксплуатировать автомобиль с турбированным мотором. Замена вестгейта подразумевает не только его установку, но и регулировку, которую крайне важно выполнить правильно. В рамках данной статьи рассмотрим, как настроить клапан турбины самостоятельно, не обращаясь к специалистам сервисных центров.

Как работает актуатор турбины

Как было отмечено выше, задачей актуатора турбины является снижение давления при работе мотора на высоких оборотах. Он монтируется до турбины в выпускной коллектор автомобиля.

Принцип работы вестгейта крайне простой. Когда в двигателе повышаются обороты, а вместе с тем возрастает давление отработавших газов, стоит задача пустить их мимо самого турбинного колеса. Соответственно, в этот момент происходит открытие актуатора, установленного до турбины, и через него выходят отработавшие газы. За счет этого в клапаны попадает больше воздуха, что необходимо для максимального разгона турбонагнетателя.

Распространенные неисправности актуатора турбины

Можно выделить три главных причины, почему ломается вестгейт:

  • Выходят из строя электронные составляющие компонента системы, которые отвечают за его своевременное открытие/закрытие;
  • Ломаются зубья шестерней привода, что приводит к сложностям при открытии и закрытии клапана;
  • Выход из строя электромотора, который отвечает за работу створки, вследствие чего система не функционирует должным образом.

В условиях специализированного сервисного центра можно устранить все описанные выше проблемы, но важно отметить, что для начала необходимо правильно диагностировать поломку, для чего потребуются специальные тестеры. Соответственно, самостоятельный ремонт актуатора турбины часто невозможен из-за отсутствия необходимого оборудования.

Чаще всего, когда клапан турбины выходит из строя, его целесообразнее не ремонтировать, а заменить. Особенно это актуально, когда выходят из строя манжет или маслосъемные колпачки, которые не подлежат замене. В таком случае потребуется снять актуатор турбины и установить на его место новый. Делается это следующим образом:

    Первым делом потребуется достать из корпуса старую манжету;
  1. Далее крайне важно обезжирить поверхности, чтобы они плотно скрепились друг с другом;
  2. После этого, используя герметичный клей, нужно наклеить новую манжету на корпус с двумя колпачками;
  3. Для создания необходимого вакуума между колпачками создается зазор, вместе с тем обеспечивается дополнительная смазка;
  4. Далее при помощи клея крепится мембрана, и ее важно завальцевать по всей окружности.
Читайте так же:
Как отрегулировать давление в насосе постоянного давления

На этом можно считать установку активатора завершенной. Остается его настроить, чтобы он правильно работал с системой.

Как настроить актуатор турбины

Первый вопрос, который возникает у водителя после установки актуатора на турбину – «Зачем его настраивать?». Ответ на этот вопрос очень простой – если не произвести настройку (или настроить актуатор неправильно), то во время работы турбины в период перегазовок будет ощущаться серьезное дрожание системы. Кроме того, оно будет заметно при остановке двигателя. Еще один момент, который явно указывает на то, что актуатор турбины не настроен должным образом, это недостаточный наддув.

Обратите внимание: Недостаточный наддув может возникать не только по причине плохой настройки турбины. Также он проявляется, если впуск системы негерметичен.

Есть три способа, как настроить актуатор турбины:

    Заменить пружину. Это самый простой вариант, который основывается на том, что при замене пружины устанавливается более упругая деталь, которая увеличивает давление. При необходимости можно установить более мягкую пружину, чтобы это давление снизить;
  • Регулировка конца актуатора. Если ослабить конец вестгейта, удастся удлинить тягу перепускного клапана, а если его затянуть, то тяга сократится. Если в результате такой настройки сократить тягу, удастся более плотно прижать заслонку. Соответственно, потребуется большее усилие, чтобы ее открыть. Это приводит к тому, что крыльчатка раскручивается в меньшие сроки;
  • Установка буст-контроллера. Еще один вариант, позволяющий повысить наддув. Данный механизм меняет настоящее значение давления. Его требуется установить до вестгейта, чтобы он снижал воздействующее на него давление. Буст-контроллер будет заниматься тем, что выпустит часть воздуха самостоятельно, соответственно, оставив меньше работы для актуатора.

Это три самых распространенных способа настройки актуатора турбины, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Актуатор турбины — важная деталь системы турбонаддува

Актуатор турбины - важная деталь системы турбонаддува

Современные двигатели часто оборудуются системами турбонаддува повышенного давления. В их состав входят компрессоры, оснащенные специальным клапаном управления турбиной. Данное устройство имеет несколько названий: актуатор, вестгейт, вакуумный регулятор и пр.

Вакуумный регулятор турбины – основное назначение

Цель создания и установки данного узла – защита колеса турбокомпрессора от возможных разрушений при работе мотора на повышенных оборотах. При возрастании количества оборотов коленвала двигателя повышается давление отработанных газов на лопасти турбины. Под воздействием мощного напора выхлопа срабатывает клапан Wastegate, при этом газы вынуждены идти в обход рабочего колеса турбины.

Благодаря использованию турбокомпрессоров, оснащенных вакуумным регулятором, вероятность возникновения нежелательного эффекта «турбоямы» сведена к минимуму.

Разновидности вакуумных регуляторов

Существует два вида систем турбонаддува:

  1. Низкого давления (0,2 бар).
  2. Высокого (0,82 бар).

Сравнительно маломощные турбины низкого давления работают без вестгейта. Яркий пример: 3-х литровый двигатель Saab 95 V6 Turbo оборудован турбиной низкого давления Garrett. При ее работе используются выхлопные газы, вырабатываемые не всеми шестью цилиндрами мотора, а только тремя. В этом случае даже при высоких оборотах двигателя турбонагнетатель не развивает максимальные обороты, соответственно давление наддува – низкое.

Читайте так же:
Мотоблок кадви регулировка карбюратора

Принцип действия электронно управляемой заслонки в турбинах высокого давления

При воздействии на педаль акселератора в турбокомпрессоре срабатывает электромагнитная заслонка с электронным управлением ЭБУ. На основании информации, поступающей с многочисленных датчиков, клапан получает соответствующий сигнал «открыть/закрыть». Такая турбина сразу использует нужное количество газов, чтобы увеличить подачу кислорода в цилиндры для обогащения топливных смесей. Клапан возвращается в прежнее положение только после раскрутки воздушного насоса. Турбины высокого давления обеспечивают максимальный момент вращения двигателя в 310 Нм при количестве оборотов в минуту – 2100.

aktuator turbiny westgate

В отличие от актуаторов, работающих под электронным управляющим воздействием, механические вестгейты открываются в результате прямого воздействия избыточного давления наддува.

История развития клапанов управления турбиной

В 1975 году всемирно известная фирма Porche начала устанавливать на автомобильные двигатели турбонаддув с клапаном подъемного типа. Когда мотор работал в режиме пониженных оборотов, вакуумный регулятор был закрыт, по мере ускорения вращения коленчатого вала давление возрастало, клапан автоматически поднимался.

Конструкции в виде поворотной заслонки были внедрены в начале 80-х годов прошлого столетия популярной шведской компанией Saab, выпускавшей линейку турбированных автомобилей.

Начиная с 1985 года Porche начала применять так называемый Overboots. Когда водитель резко нажимает на газ, актуатор нового поколения не допускает перегрузок, возникающих в результате повышенного давления отработавших газов.

proverka aktuatora turbiny

Современные вакуум-турбины оснащены клапанами Wastegate, вмонтированными непосредственно в корпус. В зависимости от предпочтений заводов производителей, встроенные вестгейты встречаются как с поворотной заслонкой (компания Garrett), так и с подъемным клапаном (фирма ККК).

Как отрегулировать клапан вестгейта

На функциональность и возможности вестгейта влияют различ­ные детали его конструкции. Большинство вестгейтов, представленных сегодня на рынке, имеет хорошее соотношение цена/качество, но при внимательном рассмотрении особенностей их конструкции может ока­заться, что один вестгейт в чем-то лучше другого для какого-то специ­фического применения.

Общее направление.

Все вестгейты должны иметь одну важную характеристику — общее направление для давлений, прикладываемых к клапану и диафрагме. Давление отработанных газов приложенное к клапану вестгейта, должно действовать в том же самом направлении, в котором приложено к диафрагме давление наддува.

Стабильность и устойчивость.

Стабильность, с которой вестгейт управляет давлением наддува, и устойчивость работы вестгейта, зависят от отношения площадей ди­афрагмы и клапана. При прочих равных условиях, чем больше это от­ношение, тем лучше вестгейт.

Теплоизоляция.

Теплоизоляция является критичной для предполагаемого срока службы вестгейта. Теплоизоляция, в некоторой степени, зависит от того где Бы выберете место для установки вестгейта, но она, также, зависит от пути для распространения тепла от самой горячей части клапана до ди­афрагмы. Идея, конечно, в том, чтобы удерживать теплоту подальше от хрупкой диафрагмы. Теплота быстро передается через толстые метал­лические детали; таким образом, чем меньшее площадь материала между этими двумя деталями, тем лучше. Алюминий хорошо проводиттепло, в то время как нержавеющая сталь имеет гораздо меньшую теп­лопроводность. Поэтому вестгейт из нержавеющей стали должен обес­печить диафрагме более долгую жизнь.

Читайте так же:
Регулировка клапанов на мото цена

Давление открытия.

Давление открытия вестгейта — давление, при котором клапан на­чинает подниматься с седла. Это давление, как правило, составляет от половины до одной третьей стабилизированного давления (максималь­ного давления наддува). Важно, чтобы давление открытия было как можно выше, потому что иначе через вестгейт будет сброшено доста­точное количество энергии, предназначенной для турбины, как только он начнет открываться, таким образом турбонагнетатель не разовьет ма­ксимального давления. Из-за этого способность турбонагнетателя соз­давать давление наддува после начала открытия клапана вестгейта, сокращается.

Возможность регулировки.

Возможность регулировки — хорошая особенность, желательно чтобы она имелась в каждом вестгейте. Обычно это выполняется вин­том, который изменяет предварительную затяжку клапанной пружины. Физический смысл жесткости пружины, свободной длины и сжатой длины обычно определяет диапазон регулирования вестгейта, который обычно ограничен 0,15 бара без замены пружины.

Практически все изготовители вестгейтов предлагают разнооб­разные пружины для различных давлений наддува. Вообще, отдельные весттейты обеспечивают возможность регулирования; интегрированные — нет.

Крепежный фланец.

При выборе вестгейта должен быть внимательно рассмотрен тип крепежного фланца. Жесткие прочные фланцы крепления долговечны. Все остальные имеют меньший срок службы.

Ремонт клапана Вестгейта

Регулировочный клапан( Wastegate) — клапан, который сбрасывает излишние отработанные выхлопные газы мимо вала турбонагнетателя, тем самым ограничивает обороты ротора турбокомпрессора, и тем самым регулирует максимальное давление, образующее в компрессорной части турбины.

ремонт клапана Вестгейта

При достижении прописанного давления во впускном коллекторе, регулировочный клапан начинает открываться, пропуская часть выхлопных газов мимо «горячей» крыльчатки турбины. Избыточный объём газа либо попадает в выпускной тракт, минуя турбину, либо сбрасывается в атмосферу. Клапан открывается/закрывается актуатором, контролируемым давлением во впуске. Актуатор управляется пневматически (давление на впуске подводится непоспредственно к актуатору), либо (что реже) электроникой.

И так теперь понятно , что клапан служит для сброса лишнего давления , ну и что Вы спросите если клапан вдруг не сбросит, это излишне давление , чем же это опасно?

Самое страшное что может случится , это разрушение турбокомпрессора по причине передува – в этом случаи хорошо если пострадала только турбина , бывает также что при разрушении турбокомпрессора его обломки попадают в камеру сгорания и наносят не слабый ущерб поршневой , форсункам , клапанам. Менее страшно когда при передуве (в следствии клина клапана ) может срывать или разрывать надувные патрубки системы впуска , также возможен разрыв интеркуллера (если таковой имеется). Всё это происходит если клапан заклинил в закрытом положении и не может сбросить давление , но если он заклинил в открытом положении , что тоже не редкость , то в этом случаи автомобиль также страдает но менее заметнее , а именно это происходит так : клапан открыт или частично приоткрыт , следовательно все выхлопные газы уходит мимо вала турбины , тем самым мы будем наблюдать недодув и тем самым автомобиль будет этот недодув (потерю мощности ) пытаться компенсировать топливом , что будет сказывается на высоком расходе топлива и высокой температуре двигателя в камере сгорания , что через некоторое время может привести к поломке двигателя .

Читайте так же:
Регулировка передних противотуманных фар

Но не забываем о том , что выход из строя клапана – это следствие которое будет тянуть за собой одно за другим , вплоть до ремонта двигателя и агрегатов на нем , а причина немного глубже.

Так вот немного о том почему это происходит. Самая распространённая причина выхода из строя клапана «Вестгейта», это использование низкооктанового топлива. Да-да вся причина в ежедневной экономии при заправке мы заливаем 92 или 95 бензин в турбированый двигатель , а необходимо 98 или 100. Дело в том , что температура горения 92 и 95 бензина намного выше нужной рабочей температуры самого клапана или намного выше чем у 98 или 100 бензина , в следствии этого механизм который работает и так не в самых лучших условиях подвергается постоянному перегреву , за счёт того , что механизм постоянно приводится в движение , он подвергается ускоренному износу , а перегрев ускоряет этот процесс в разы. Так же клапан может заклинить по причине долгой стоянке автомобиля , здесь свою работу сделает коррозия и время. Ниже представлен отчет по реставрации турбины и ремонту клапана Вестгейта.

Клапан вестгейт (Wastegate)

Обходной клапан вестгейт служит для защиты подшипника турбины и двигателя от разрушения. Поток выхлопных газов старается раскрутить крыльчатку до бесконечности, тем самым нагнетая всё больше и больше воздуха в двигатель. Соответственно воздух увеличивает количество рабочей смеси, увеличивая поток выхлопных газов. Турбина раскручивается ещё быстрее. Получается замкнутый цикл.
Если этот цикл не остановить, турбина набирает обороты гораздо больше максимальных 100000-150000 об/мин, выдавая большое давление наддува. Если двигатель не расчитан на такое давление, произойдёт детонация, и скорый выход из строя поршней. Так же высокие обороты турбины вызывают помпаж (Surge), это когда воздух уже идёт не в двигатель, а обратно на вход компрессора, с соответствующим звуком.

Обходной клапан бывает двух видов: встроенный и внешний. Встроенный (актуатор) крепится прямо на турбине, и имеет заслонку, которая отводит часть выхлопных газов, при достижении определённого давления, в обход турбины, в глушитель. У него ограниченные возможности, он не может отводить слишком большой поток выхлопных газов.
Внешний клапан выполняет те же функции, но крепится на выпускном коллекторе. При достиженнии заданного давления компрессора, открывается, и начинает стравливать выхлопные газы с выпускного коллектора, в обход турбины — в глушитель, не позволяя раскручиваться турбине больше положенного.

Читайте так же:
Регулировка топлива на suzuki

Клапан блоу-оф (Blow-Off).

Его так же называют — байпасс, перепускной клапан (Bypass valve). Блоу-офф сбрасывает воздух на улицу (с соответствующим звуком), а байпасс обратно на вход турбины, как правило применяется с ДМРВ. В отличии от вестгейта этот клапан открывается не от давления турбокомпрессора, а от вакуума, который создаётся во впуске при закрытии дроссельной заслонки. Клапан блоу-оф ставится на впускной патрубок, между компрессором и дросселем. А вакуум берётся там же, где и на тормоза: во впускном коллекторе.

Представьте ситуацию: вы разгоняете двигатель, турбина набирает максимальные обороты, давление воздуха во впуске 2,5 атмосферы, поток воздуха на большой скорости поступает в двигатель, и. вы бросаете газ, что бы переключить скорость. Дроссельная заслонка закрывается, но турбина крутится на тех же оборотах. Упс. кажется это был пневмоудар (помпаж). Лопаткам компрессора в этот момент не позавидуешь. Как правило частый помпаж гнёт вал компрессора, лопатки, изнашивает упорный подшипник.
Вы переключили скорость, а лопатки турбины уже уменьшили своё вращение, и нужно опять их раскручивать, а это потеря времени.
Для того, что бы при закрытии дросселя, воздух нашёл себе путь, и существует клапан блоу-оф. Вакуум образуемый при закрытии дроссельной заслонки мгновенно открывает перепускной клапан, и поток воздуха безпрепятственно выходит на улицу, или на вход турбокомпрессора. Крыльчатка турбины при этом не теряет своих оборотов, и готова раскручиваться вновь, на новой передаче.

Интеркулер.

Интеркулер ( промежуточный охладитель воздуха ) является неотъемлемой частью двигателя с турбонаддувом. Он работает примерно как радиатор в автомобиле, только охлаждает не тосол, а воздух, нагретый турбиной. Турбокомпрессор имеет две части — горячую и холодную. Горячая часть раскручивается выхлопными газами, и сильно нагревается. Холодная часть закачивает атмосферный воздух в мотор, при этом тоже сильно нагревается от горячей части.
Горячий воздух сильно расширен, и в нём меньше молекул кислорода, так нужного двигателю. Поэтому воздух нужно охладить, иначе весь эффект от турбонаддува не будет иметь смысла. Чем холоднее воздух, поступающий в двигатель, тем больше его мощность.

Размер интеркулера тоже нельзя увеличивать бесконечно, чем больше интеркулер, тем больше турбопровал, то есть накачанный воздух пропадает в недрах слишком большого интеркулера при прибавке "газа". Но на мощных моторах он должен быть достаточно большим, иначе маленький интеркулер будет тормозить поток воздуха от большого турбокомпрессора. К примеру на моторе мощностью 1000 л/с входное и выходное отверстие интеркулера должно быть не менее 100 мм.
Интеркулер немного отличается по своему устройству от радиатора для тосола. В его каналах существуют дополнительные перегородки, для того чтобы воздух отдавал тепло как можно быстрее. Так же он выдерживает большое давление и температуру, и выполнен целиком из металла ( алюминия ) для большей прочности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector