За что отвечает актуатор турбины
Что такое актуатор и с чем его едят)))))
Вестгейт (actuator, вакуумный регулятор) предназначен для защиты турбины от перегрузок на высоких оборотах. Это клапан, устанавливающийся в выпускном коллекторе перед турбиной. Когда обороты двигателя, а соответственно давление выхлопных газов и обороты колеса турбины, возрастают открывается обходной клапан, через который газы идут мимо турбинного колеса (см рисунок).
Регуляторы
Все турбонаддувы можно условно разделить на два типа — низкого (0,20 бара) и высокого давления (0,82 бара). Первый, как показала практика, может вообще обходиться без регуляторов. К примеру, на мотор Saab 95 V6 Ecopower Turbo объемом 3,0 л установлена относительно маломощная, поэтому и менее «задумчивая» турбина Garrett. Интересно, что для достижения максимального давления 0,25 бара она использует энергию отработавших газов лишь трех цилиндров из шести. На больших оборотах турбонагнетатель не может как следует разогнаться, что и обеспечивает низкое давление наддува. Электронно управляемая заслонка в этой турбине тут же открывается при любом нажатии на педаль газа. Это позволяет турбине немедленно получать необходимое количество отработавших газов для того, чтобы закачивать в цилиндры больше воздуха. Как только «воздушный насос» раскрутился, заслонка возвращается в положение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя. В результате максимальный момент 310 Нм этот мотор выдает при 2100 об/мин.
Но это исключение из правил. Обычно в качестве регуляторов давления в турбодвигателях используют предохранительные клапаны — механические либо с электронным управлением. Первые открываются избыточным давлением наддуваемого воздуха, вторые имеют исполнительные механизмы, как правило, электромагнитные. Команду открытьзакрыть клапану дает ЭБУ двигателя, руководствуясь информацией целой группы датчиков: давления во впускном коллекторе, детонации, расходомера воздуха и т. д. Первым подобную систему применил Saab в 1981 году.
Давление наддува обычно регулируется с помощью клапанных систем, которые перепускают требуемое количество отработавших газов. Хотя встречаются модели, в которых избыточный воздух сбрасывается прямо под капот, что не совсем выгодно с точки зрения экономичности. Впрочем, и первый способ не идеален. Ведь значительное количество отработавших газов не выполняет никаких полезных действий. Вот если бы объединить две турбины в одной! Тогда бы одна использывалась для малых оборотов двигателя, а другая — для максимальных. При этом перепускной клапан использовался бы эпизодически
Производительность турбокомпрессора зависит от того, как вращается турбина. Если водитель давит на педаль «газа», в цилиндры подается много топлива — энергия отработавших газов высока и компрессору хватает сил для работы. Когда водитель перестает давить на педаль «газа», турбина остается без питания, и компрессор может забастовать, когда водитель вновь нажмет на «газ». Вот и выходит, что двигатель в режиме прибавления нагрузки дымит и «проваливается в «турбояму».
Тогда колесо турбины увеличивают, и оно лучше будет раскручиваться выхлопными газами и никакой «ямы» не будет. Но возникает другая опасность: когда мотор выйдет на нормальный режим, компрессора будет качать слишком много воздуха. Инженеры, для предотвращения этих неприятностей, используют специальные механизмы — регуляторы.
Известные всему миру SAAB и Porche первыми проводили опыты по регулированию давления наддува. В 1975 году на серийной модели Porshe Turbo 911 была установлена система регулирования в форме подъемного клапана. Это регулирование было со стороны отработанных газов. При малых оборотах клапан закрывался, а при больших, когда давление превосходило определенный уровень, клапан поднимался этим самым давлением.
Шведский SAAB применили электронное регулирование используя поворотную заслонку. При нажатии на педаль газа она немедленно открывается, что позволяет получать турбине необходимое количество отработанных газов. Когда компрессор раскручивается на нормальные обороты, заслонка прикрывается на заданное положение, и это позволяет избежать высокого давления.
В 1985 году Porche на модели 944 Turbo был установлен «Overboots», с помощью которого достигалось кратковременное повышение давления наддува выше значения полной нагрузки. Overboots оказывается необходимым при резком, нажатии на педаль газа.
Таким образом, при регулировании давления наддува с данной опцией появились две линии хода давления наддува, которые создают дополнительный крутящий момент.
Сегодня регулирующие компоненты интегрируются в корпус турбокомпрессора. Авто производители стоят перед выбором: использовать поворотную заслонку или подъемный клапан. Заслонки благодаря своему более выгодному соотношению «цена — мощность» более предпочтительна и используется на автомобилях Audi BiTurbo, Audi 1.6T, Opel Calibra, SAAB Ecopower и т.п. Напротив, встроенным регулирующим подъемным клапаном оснащен, например, нагнетатель Audi 2,5 литрового TDI двигателя; VW TOUREG V10 имеет электронное управление наддувом.
Производители турбокомпрессоров также разделились на два лагеря. Garrett использует заслонки, а ККК подъемный клапан.
Давление наддува обычно регулируется со стороны отработанных газов. Лишние газы перепускаются через специальную систему клапанов. Иногда давление наддува регулируется со стороны воздуха. Лишний воздух стравливается, но это менее экономично.
Актуатор турбины: как работает и для чего нужен
Многие водители предпочитают тюнинговать двигатель турбокомпрессором. Это агрегат, правильное название которого — актуатор турбины. При корректной настройке устройство может серьезно увеличить мощностные характеристики мотора. Сейчас широкое распространение получили актуаторы высокого давления. В конструкции устройства есть клапан, который препятствует росту давления при работе двигателя на повышенных оборотах.
Как работает актуатор турбины дизельного двигателя?
На сленге автолюбителей этот узел имеет разные названия — например, вестгейт, вакуумный регулятор. Как и другие механические узлы, актуатор может сломаться, и тогда, чтобы продолжить эксплуатировать турбированный двигатель, его приходится менять. Но замена — это полбеды. Потом вестгейт придется регулировать, и это уже серьезная задача, правильно выполнить которую сможет только опытный водитель.
Регулятор ставят в выпускной коллектор машины. Принцип его действия простой. При увеличении скорости мотор начинает работать на повышенных оборотах. Давление отработанного газа растет. Появляется необходимость провести его мимо колеса турбины. Тогда и начинает действовать вестгейт — его клапан открывается и пропускает газы через себя.
Не работает актуатор турбины: признаки
Из выхлопной трубы может выходить и черный дым, что говорит о сгорании обогащенного топлива из-за утечки воздуха в интеркулере. Также выхлоп может быть черным из-за поломки управляющей системы турбокомпрессора.
Выход дыма белого цвета также говорит о неисправности турбокомпрессора. Выхлоп белеет из-за засора в сливе турбинного маслопровода. Другими явными признаками неисправности актуатора являются потеки масла на турбине и значительное увеличение его расхода. Это свидетельство засора в каналах подачи воздушной массы или маслопровода.
Если автомобиль стал разгоняться медленнее обычного, дело также может быть в турбокомпрессоре. Его неисправность может стать причиной недостаточного поступления воздушной массы в силовой агрегат. Нехватка воздуха приводит к серьезному падению мощности мотора.
Еще один признак поломок в турбине — сильный шум при работе двигателя. Его появление бывает вызвано протеканием воздуха между выходом компрессора и мотором. Вместе с шумом появляется неприятный скрежет при включенном турбокомпрессоре. Скрежет или шум могут быть следствием образования трещин, вмятин или других механических повреждений, которых касаются лопасти агрегата.
Если расход масла значительно увеличился, а выхлоп стал более токсичным, проверьте воздушный фильтр или подключенный к турбине воздушный канал. Может быть, проблема в том, что эти элементы засорились.
Как проверить актуатор турбины?
Диагностика электронного турбокомпрессора начинается с проверки тестером. Актуатор можно тестировать на автомобиле, а можно предварительно демонтировать.
Проверке подлежат:
Диагностику нужно периодически проводить, даже если вестгейт не дает повода. Когда происходит незначительная поломка турбины, это ведет к чрезмерному нагреву подшипников и, как следствие, к полной поломке агрегата.
Настройка актуатора турбины
Регулировка актуатора турбины должна производиться обязательно. Если этого не сделать, во время работы двигателя вся система будет дрожать. Если же настройку произвести некорректно, наддув будет недостаточным. Однако неполный наддув может проявиться, если впуск системы потерял герметичность.
Приступаем к настройке. Сделать её можно по-разному:
Настройка штока
Чтобы убрать передув, нужно укоротить шток, закручивая регулировочную гайку (то есть крутя ее по часовой). Тогда лопатки геометрии будут открываться не слишком сильно. Если нужно исправить недодув, действовать нужно наоборот — откручивать регулировочную гайку.
Замена актуатора: когда требуется?
Иногда турбина выходит из строя сразу, но обычно это происходит постепенно. Чтобы определить поломку на ранней стадии, нужно присмотреться к работе машины. Если все усилия по ремонту этого устройства не дали результатов, придется купить новый актуатор.
Почему актуатор — мозг турбокомпрессора и как он работает
Турбомоторы сегодня становятся всё популярнее, а значит, самое время поговорить о том, как работает турбонаддув и что такое актуаторы турбин, которые по праву называют мозгом турбокомпрессора. И заодно разобраться, можно и нужно ли ремонтировать актуаторы.
Как придумали нагнетать воздух в ДВС
По мере прогресса двигателей внутреннего сгорания инженеры задались вопросом: как, не нарушая стехиометрическое соотношение топливовоздушной смеси, сжечь одномоментно больше топлива, чтобы увеличить тем самым крутящий момент двигателя без увеличения его рабочего объёма? И сформулировали ответ: нужно подать в цилиндры двигателя больше воздуха путём повышения его плотности.
Первоначально в автомобильных ДВС для этого использовали объёмные нагнетатели конструкции братьев Рутс. Принцип работы объемного нагнетателя, или компрессора, очень прост: приводящиеся от коленвала двигателя посредством ремня или зубчатой передачи роторы «зачерпывают» окружающий воздух и под избыточным давлением подают его в цилиндры мотора.
Главный недостаток такого нагнетателя — энергозатратный механический привод и как следствие — существенная потеря мощности двигателя и увеличение расхода топлива.
Альтернативу в 1911 году предложил швейцарец Альфред Бюхи, запатентовав конструкцию нагнетателя, приводимого в действие выхлопными газами двигателя, то есть не использующего механический привод. Согласно патенту, это устройство позволяло увеличить мощность двигателя на 120%. Так было положено начало эпохи турбокомпрессоров.
Впрочем, поначалу они применялись в основном на судах и самолётах, но не в легковых автомобилях, так как из-за массивности тогдашним турбинам на низких оборотах не хватало потока отработавших газов, чтобы раскрутить тяжелую крыльчатку до требуемой скорости. Помимо этого, возникала задержка в срабатывании турбины на переменных режимах работы двигателя (т. н. турболаг).
Постепенно эти проблемы решили. Первыми серийными автомобилями с турбомотором стали Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza Spyder, выпущенные в 1962 году. В семидесятые, вслед за успехом наддува в Формуле 1, а также мировым нефтяным кризисом, последовал Porsche 911/930 с первой в мире турбиной типа Twin Scroll — с двумя радиальными каналами для поступающих к турбине выхлопных газов. Такое решение позволило снизить эффект турбоямы — отсутствия прилива тяги на низких оборотах.
В 1978 году появился первый легковой автомобиль с турбированным дизельным двигателем — Mercedes-Benz 300 SD. А в следующие десятилетия технология турбонаддува стала по-настоящему массовой, позволив создавать менее объемные, более мощные и одновременно более экономичные двигатели, выбрасывающие в атмосферу меньше вредных веществ. Системы турбонаддува эволюционировали, став надежнее и компактнее, был заметно уменьшен инерционный фактор.
В конструкции турбодизелей массовое распространение получили турбокомпрессоры с изменяемой геометрией проточной части турбины (иначе говоря, с регулируемым сопловым аппаратом, он же РСА), также известные как турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, — о них ниже.
Как работает турбокомпрессор
Конструктивно турбокомпрессор состоит из турбины, лопатки которой раскручиваются потоком выхлопных газов, и размещенного с ней на едином валу центробежного компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры. Поток воздуха всасывается в осевом направлении, разгоняется до огромной скорости, после чего через спиральную улитку диффузора вытесняется в радиальном направлении.
В системах наддува турбокомпрессорами с изменяемой геометрией предусмотрена возможность изменения величины сечения канала для отработавших газов, а также угла их входа на турбинное колесо. Это нужно, чтобы регулировать скорость вращения компрессора и защищать, прежде всего на высоких оборотах, как двигатель, так и сам турбокомпрессор от избыточной нагрузки.
Механизм РСА приводится в действие актуатором — пневматическим или сервоприводом — по командам блока управления двигателем, который следит, чтобы на всех режимах движения турбокомпрессор работал оптимально.
Таким образом, именно актуаторы — главные защитники турбины и двигателя.
Что такое актуатор и почему он — мозг турбины
Существует несколько основных типов актуаторов. Большинство современных относятся к числу электронно управляемых. Они не только работают как ограничители предельного давления, но могут гибко регулировать оптимальное давление в режимах частичной нагрузки. Для этого используются показания с различных датчиков, контролирующих работу двигателя. Электронные актуаторы также помогают реализовать кратковременный «передув», или «овербуст», в режиме интенсивного ускорения.
В конструкции современного актуатора есть сервопривод с редуктором и датчиком положения и так называемый программатор — «мозг» устройства. Такая сложная конструкция позволяет актуаторам молниеносно реагировать на команды ЭБУ двигателя, гибко регулируя работу турбокомпрессора, обеспечивая точное дозирование подаваемого в цилиндры двигателя воздуха и гарантируя соблюдение строгих экологических норм.
Чинить или заменять?
Повреждения механизма РСА, возникающие в ходе эксплуатации автомобиля, могут спровоцировать повреждение и самого актуатора. В числе таких причин — закисание рычага, коксование или иное повреждение соплового аппарата твердыми частицами. Это приводит к механическому повреждению редуктора сервопривода, в червячном механизме которого используются пластиковые шестерни. Подклинивание шестерней увеличивает потребляемый ток, в результате возможно повреждение электромотора и программатора. Подобные проблемы вызывают некорректную работу компонентов турбины и проявляются в виде ошибок, рывков при движении и перехода двигателя в аварийный режим.
Чаще всего при возникновении подобных проблем турбокомпрессор заменяется в сборе. А это недешевое удовольствие. К тому же автомобиль надолго «зависает» в сервисе, что накладно как для клиента, так и для СТО — ведь за это время можно было бы обслужить несколько других автомобилей.
Решение здесь — замена актуатора, что гораздо менее затратно для автовладельца, чем покупка нового турбокомпрессора в сборе. А с точки зрения СТО, замена актуатора даёт возможность увеличить количество обслуживаемых автомобилей в единицу времени.
Можно ли починить изношенный актуатор? В интернете вы найдете множество примеров ремонта, в том числе, и тут, на DRIVE2. За примерами далеко ходить не надо: драйвовчане мучались с актуаторами тут, тут, еще тут, вот тут, здесь и с более профессиональным подходом — тут. Умельцы вскрывают корпус, меняют шестеренки на неоригинальные, пропаивают дорожки… К сожалению, чаще всего при таком ремонте без внимания остаются прочие компоненты этого сложного электромеханического устройства — прокладочные кольца, детали червячной и цилиндрической передачи, игольчатые подшипники и их уплотнения, упорные шайбы, выходной кривошип и шатун и так далее. Повторная калибровка актуатора также может не соответствовать заводской спецификации, что вызовет повышенный расход топлива и увеличение вредных выбросов. Таким образом, любой подобный ремонт будет давать лишь кратковременный эффект, который рано или поздно приведет к замене турбокомпрессора в сборе.
Вот почему оптимальный путь — замена актуатора турбины на новый, причём, учитывая высокую сложность и важность устройства, от крупного и известного производителя.
Производить замену актуатора рекомендуется после диагностики самой турбины на предмет различных дефектов.
Большое количество современных двигателей различных производителей уже на заводе комплектуется актуаторами Hella независимо от производителя самой турбины — а ими могут быть BorgWarner, Honeywell, MHI, IHI-CSI. Hella производит актуаторы различного типа уже с 1999 года и является лидирующим европейским поставщиком данной продукции. На настоящий момент выпущено свыше 10 миллионов актуаторов Hella. Теперь их можно купить у официальных дилеров Hella.
Среди распространенных в России серий турбомоторов, изначально комплектуемых актуаторами Hella, отметим следующие модификации:
— BMW: B47 TOP Long BG3.3 LP GTD2, N57 TüTL R2S, N47 TUE OL, B47OL D EU-VI, N47 D20 T1, N47 C16, N57 TU, N47C20 IHI;
— Nissan: X61B, YD25DDTi, X81C;
— Hyundai / KIA: R2.2L EU5, D4HB;
— Ford / PSA: Puma 2.2, LYNX C1;
— Audi: W36 EMC CyRc;
— MB: OM642.
То есть, если говорить о наиболее популярных моделях, это Peugeot Boxer, Citroёn Jumper, Ford Transit Custom, BMW 1, 3, 5 серии и X3, Nissan Navara (Frontier) и Pathfinder, Hyundai Santa Fe, Kia Sorento.
Для правильной идентификации актуатора с соответствующей вашему двигателю заводской калибровкой необходимо проверить маркировку (как показано у пользователя Yuriy39region ):
Надеемся, этот материал был для вас полезен. Наши технические специалисты с удовольствием ответят на все ваши вопросы в комментариях!
За что отвечает актуатор турбины
Автомобиль – неизменных помощник практически половины населения страны. Не удивительно, что многие стараются получить максимальную пользу с машины, с минимальными вложениями. И сегодня, чтобы улучшить тяговые характеристики авто, не нужно что-то кардинально менять. Увеличить тяговые характеристики машины можно просто установив турбонаддув.
Суть улучшения – турбонаддув позволяет принудительно увеличить объемы воздуха, подающиеся в камеру сгорания, тем самым улучшить процесс сгорания топлива без необходимости физического изменения параметров самого двигателя.
Здесь важно учесть, что больший объем сожженного топлива увеличивает давление и объем выхлопных газов. Поэтому требуется усиленное, оперативное их отведение, чтобы освободить место для новой порции воздуха. Именно на этом и базируется принцип работы актуатора турбины, который мы сегодня рассмотрим.
Как работает актуатор турбины
Для начала определимся в терминологии. Актуатор может иметь множество разговорных названий – вестгейт, вакуумный регулятор, избыточный клапан. Все это одна деталь, базовая роль которой сводится к выполнению функции сброса повышенного давления воздуха (выхлопных газов), во время работы двигателя автомобиля. Этот элемент выступает промежуточным звеном между турбокомпрессором и двигателем, оберегая их от перегрузки.
Устанавливается практически на турбине.
Снижение давления выхлопных газов и направление их в обход турбинного колеса выполняется через калитку вестгейта, управляемую актуатором. Тем самым потребность в воздухе для горючей смеси четко соответствует моменту очищения камеры сгорания от выхлопных газов.
Иные типы актуаторов
В турбинах с изменяемой геометрией также есть актуаторы, которые бывают электрические и пневматические (вакуумные). Актуаторы в этом случае служат для поворота лопаток механизма изменяемой геометрии. Обычно в таких турбинах нет калитки вестгейта с управлением актуатором от повышенного давления.
Наиболее распространенные поломки актуаторов
В таких случаях, чтобы отремонтировать актуатор турбины, необходимо выполнить его диагностику с целью точно определить поломку. Для устранения неисправности целесообразно обратиться в специализированный сервисный центр. Устранить поломку самостоятельно будет достаточно сложно – для определения неисправности нужно специальное оборудование, которое в большинстве случаев отсутствует в домашних условиях. А если покупать отдельно – намного дешевле ремонт актуатора провести в сервисном центре.
Проверка актуатора
Кроме этого, часто, если правильно настроить актуатор, можно существенно увеличить производительность турбокомпрессора путем наращивания давления воздуха, подаваемого в двигатель.
Регулировка осуществляется несколькими путями
Настройка актуатора
Конечно, ремонт турбин следует выполнять в условиях профессиональных сервисных центров, имеющих все необходимое диагностическое оборудование и запасные детали в случае необходимости что-либо менять. Вместе с этим обычная настройка может быть выполнена в домашних условиях.
Для этого потребуется пассатижи и ключ на 10. Последовательность действий будет такой:
Чтобы проверить правильность ваших действий при настройках – запустите мотор и опробуйте его на разных режимах работы. Если все действия были верными – посторонних звуков не будет, в том числе и в момент глушения двигателя.
Для того,чтобы идентифицировать турбокомпрессор,необходимо правильно «прочитать» информационную табличку,которая на нем установлена.
Актуатор турбины: принцип работы и настройка
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:
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:
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:
Это три самых распространенных способа настройки актуатора турбины, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.