Принцип работы клапана управления турбиной

Как самому отремонтировать и настроить актуатор турбины

Турбонаддув сегодня является одним из самых распространенных способов, который позволяет существенно увеличить мощность бензинового или дизельного двигателя без увеличения рабочего объема силового агрегата.  Установка турбокомпрессора также является более эффективным решением по сравнению с механическими нагнетателями.

Основой турбонаддува является подача воздуха в цилиндры ДВС под давлением. Чем больше воздуха удается подать в мотор, тем большее количество топлива получается сжечь. Гражданские версии турбомоторов имеют не слишком большой наддув, которого достаточно для достижения необходимых показателей.

Вполне очевидно, что для достижения максимальной производительности на двигатели устанавливаются турбины, которые способны обеспечить высокое давление.

В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен актуатор на турбине, каков принцип работы актуатора турбины, а также как производится проверка актуатора турбины и настройка данного элемента.

Актуатор турбины: особенности работы

Актуатор, он же вестгейт или вакуумный регулятор — клапан для сброса избыточного давления воздуха на высоких оборотах двигателя. Задачей данного решения является своеобразная защита турбокомпрессора и двигателя. Указанный регулятор для защиты от избыточных нагрузок находится в выпускном коллекторе (фактически, на самой турбине), местом установки является область перед турбиной.

Работает вестгейт по следующему принципу: если обороты двигателя высокие, в результате чего растет давление отработавших газов и давление надувочного воздуха, тогда открывается клапан. Его открытие перенаправляет часть выхлопных газов в обход турбинного колеса.

Другими словами, отработавшие газы, вращающие крыльчатку турбинного колеса и вал, на котором параллельно установлена крыльчатка компрессорного колеса, перепускаются. В результате интенсивность работы турбины снижается, уменьшается подача воздуха в цилиндры ДВС.

Так происходит в том случае, когда турбинное колесо раскручивается выхлопными газами до слишком высоких оборотов, в результате чего актуатор инициирует срабатывание обходного клапана, то есть отработавшие газы проходят мимо турбинного колеса. Получается, вестгейт попросту не позволяет турбонагнетателю раскручиваться до максимума под действием слишком сильного потока выхлопа на высоких оборотах мотора.

Добавим, что турбомоторы с завода изначально точно настроены. Во время тюнинга ДВС или установки турбонаддува на атмосферный мотор актуатор необходимо настраивать отдельно. Настройка и регулировка актуатора турбины является важным моментом, так как от нормальной работы системы зависит исправность двигателя и турбокомпрессора. Вестгейт желательно настраивать при помощи спецоборудования, но также это можно сделать самостоятельно, о чем мы расскажем ниже.

Распространенные неисправности вестгейта

Теперь давайте поговорим о частых неисправностях, при которых неизбежна замена актуатора турбины или требуется ремонт данного элемента. Начнем с того, что причин для выхода из строя указанной детали несколько. Прежде всего, ломаются электронные компоненты, возможны неисправности электромотора, а также происходит поломка зубьев шестерней привода клапана.

В ряде случаев проблема устраняется после диагностики в специализированных сервисах по ремонту турбин. Специалисты проводят проверку работоспособности контроллера, выполняют целый ряд тестов. Частой неисправностью, которую помогает устранить ремонт актуатора турбины без замены, является вышедшая из строя манжета (мембрана актуатора турбины).

В полседнем случае к поломке приводит значительный пробег и естественный износ деталей, в результате часто указанная манжета повреждается. Для устранения необходимо снять актуатор турбины, после чего из корпуса вынимается старая мембрана. Далее поверхности следует обезжирить, после чего новая манжета приклеивается клеем к корпусу с двумя колпачками и дополнительно проходит процесс круговой завальцовки.  Затем производится настройка актуатора турбины.

Проверка актуатора

Изначально, в момент реализации, актуатор имеет заводские настройки и, фактически, готов к работе. Но после установки на транспортное средство целесообразно проверить актуатор и отрегулировать. Характерным сигналом выполнить такие действия будет дребезжание компрессора в момент глушения двигателя авто. Здесь не стоит паниковать, это не поломка актуатора. Просто шток клапана излишне болтается в процессе работы .

Кроме этого, часто, если правильно настроить актуатор, можно существенно увеличить производительность турбокомпрессора путем наращивания давления воздуха, подаваемого в двигатель.

Регулировка осуществляется несколькими путями

1. Самый простой и распространенный способ – просто выполнить замену пружины на более мощную. То позволит увеличить и поддерживать высокое давление турбины до момента срабатывания выпускного клапана. Но это чревато превышением оборотов вала турбины.
2. Следующий вариант, это выполнить подтяжку (можно затянуть, либо послабить) регулятора, влияющего на процесс открытия и последующее закрытия заслонки. При расслаблении тяга удлиняется. Если немного подтянуть – укорачивается. От длины тяги напрямую зависит плотность закрытия заслонки. Чем она меньше, тем плотнее будет примыкать заслонка. Следовательно, чтобы ее открыть нужно больше давления и времени. Тем самым турбина получает возможность обеспечить высокие обороты за короткий промежуток времени.
3. Еще один вариант – установка буст-контроллера. Устройство устанавливают перед вестгейтом и обеспечивает снижение давления, при котором срабатывает мембрана актуатора. Фактически такое устройство берет на себя часть функции регулирования давления, вследствие чего клапан не получает информации о реальном давлении газов и продолжает работать в штатном режиме.

Вестгейт в переводе означает клапан управления турбиной. Его основная функция – выброс лишних выхлопных газов, вращающих крыльчатку турбокомпрессора, через отводной выход. Без этого вал раскрутится очень быстро, что может стать причиной повышенного давления наддува и при наличии закрытого дросселя – неустойчивой работой или помпажом насоса. Уменьшение производительности – не вариант, так как его усилий не будет хватать на малых и средних оборотах турбины, и мотор будет попадать в «турбояму».

Признаки неисправности актуатора турбокомпрессора

Если у вас заклинил актуатор турбины, то вы сможете это легко обнаружить по синему выхлопу. Особенно он четко виден, когда автомобиль начинает разгон, но после стабилизации работы силового узла, дым вновь приобретает нормальный оттенок. Синеют выхлопные газы за счет сгорания смазки, которая оказалась внутри турбины из-за протечки.

Дым черного оттенка также возможен, если вестгейт поврежден. Основная причина – сгорание топлива из-за нарушения герметичности и воздушной протечке в интеркулере. Белый дым тоже не является нормой. Это происходит при наличии засора в маслопроводе турбины.

Давайте рассмотрим и другие признаки неисправности актуатора турбины:

• Подтеки технической смазки на поверхности турбины и резкое увеличение его расхода. Скорее всего причина кроется в засоре системы воздуховода или масляных шлангов;

• Ухудшение разгона тоже может свидетельствовать о том, что турбокомпрессор нуждается в ремонте. Это может случиться из-за недостаточного поступления воздушных масс внутрь агрегата. Нехватка потока воздуха приводит к ощутимой потере мощности двигателя;

• Появление дребезжащего шума. Чаще всего его слышно при запуске двигателя на холостых оборотах и при полной остановке мотора. Крутящийся момент становится неравномерный и появляются рывки. Посторонние звуки могут также говорить о наличии вмятин или других механических повреждений, которые находятся на лопасти силового агрегата;

• При повышенном расходе технической смазки может наблюдаться и токсичный выхлоп. Причина кроется в воздушном фильтре или в неправильно подключенный к турбокомпрессору воздушный канал. Засоры этих участков тоже нередко приводят к такому негативному результату;

• Нарушение герметичности маслопроводов и его выход из турбокомпрессора – это самые частые признаки выхода из строя актуатора турбины. Это происходит при засорении кожуха оси силового узла. Еще выход смазки может произойти из-за поломки маслопроводов или закоксованности.

Как отрегулировать актуатор турбины

Теперь разберёмся, как отрегулировать актуатор, чтобы турбины работали продуктивно. К этому стоит прибегнуть, если компрессор стучит, когда мотор останавливается или меняется скорость. Скорее всего, металлический стержень слегка разболтался. Также с помощью настроек добиваются большей производительности.

Если вы хотите просто увеличить давление, можно заменить пружину или ослабить конец регулятора. В этом случае клапан будет открываться при больших оборотах, чем раньше, но не стоит слишком усердствовать.

Если воздействие окажется непомерно сильным, а актуатор не сработает, это может навредить двигателю и вывести его из строя. Также для повышения давления применяется соленоид, выдающий фальшивые данные по текущему напору воздушного потока. Его ставят перед вестгейтом, чтобы воздух сначала попадал туда.

Настройка актуатора начинается со снятия турбины – вам нужна регулировочная гайка. Есть и автомобили, в которых предусмотрен доступ к ней без демонтажа. Если закрутить её чуть потуже, вы отрегулируете ход штока.

Вам нужно сделать следующее:

1. Снять скобу с металлического стержня и ослабить гайку ключом №10.
2. Против часовой стрелки подкрутить регулировочный винт – для этого можно взять что-то удобное, например, пассатижи. Створка должна закрыться. Стукните по ней слегка – не должно слышаться глубокого звона.
3. Сделать ещё пару витков против часовой стрелки.
4. Вернуть на место скобу и затянуть регулировочную гайку обратно.
5. После установки турбины заведите машину, попробуйте разогнаться и сбросить скорость – вы не должны слышать стука, лязга и скрежета.

Для этого нужны специальные программы типа Cummins INSITE и диагностическое ПО. С их помощью вы убедитесь, что всё сделали правильно.

Что такое актуатор турбины

Именно актуатор защищает силовой агрегат и всю систему наддува от возможных перегрузок, а также поломок. Этот узел необходим для сброса избыточного давления, возникающего внутри ТКР, когда турбомотор набирает высокие и максимальные обороты.

Монтируется актуатор до улитки — в выпускной коллектор. Срабатывает механизм только, когда давление выхлопа слишком возрастает. Открываясь актуатор перенаправляет часть отработанных газов в обход крыльчатки улитки. Это позволяет снизить интенсивность чрезмерно раскрутившейся турбины.

Часто автолюбители атуктуатор называют вакуум-регулятором, вестгейтом, а также электронным клапаном управления. Независимо от конструкции и названия, узел требует периодической проверки, поскольку чрезмерное давление газов провоцирует помпаж нагнетателя и попадание в «турбоямы». В итоге детали ТКР, а также двигателя быстрее изнашиваются. Да и ездить в условиях аварийного роста давления очень опасно.

В общем, периодическая проверка и своевременное обслуживание актуатора уберегут от дорогостоящего ремонта системы турбонаддува. Выполнить проверку узла и его обслуживание можно самостоятельно. Однако сначала следует разобраться, какой тип клапана установлен на вашей улитке.

Типы актуаторов

Различают вакуумные актуаторы и электронные типы устройств. Второй вариант называют еще электронным клапаном, ЭБУ и т. п. В структуре электронного актуатора турбины есть свой блок управления, а также электромотор. Мотор двигает шток, открывающий клапан овербуста.

Вакуумный актуатор дополнительно управляет изменяемой геометрией. Он открывает и, когда необходимо, закрывает клапан вестгейта. Агрегат срабатывает, если давление газов становится избыточным.

Существуют также гибридные актуаторы турбины. На управляющем входе они дополнительно имеют воздушный редуктор.

Из чего состоит клапан управления

Конструкция клапанов управления ТКР может немного отличаться, зависит от вида устройства.

Корпусная деталь актуатора разделена мембраной на камеру, из которой выдвигается подпружиненный шток механизма, а также камеру, впускающую воздух.

Важность и применение электромагнитного клапана на турбине

Электромагнитный клапан на турбине применяется в различных отраслях промышленности, где требуется точное регулирование потока рабочей среды. Он широко используется в автомобильной промышленности, особенно на двигателях с турбиной. В этом случае, его задачей является управление потоком воздуха, который поступает в турбину, чтобы достичь оптимального наддува двигателя. Это влияет на мощность, топливную экономичность и эффективность двигателя.

Электромагнитный клапан также применяется в производстве пневматического оборудования, например, в пневмоприводах и пневматических системах

Здесь он позволяет точно регулировать поток сжатого воздуха, что важно для правильной работы этих систем

Одним из основных преимуществ электромагнитного клапана на турбине является его высокая точность и быстрая реакция. Это позволяет проводить точное регулирование потока воздуха или рабочей среды, а также мгновенно изменять его при изменении условий работы. Благодаря этому, турбина работает эффективно и достигает оптимальной производительности.

Кроме того, электромагнитные клапаны на турбине часто имеют компактный размер и удобные монтажные возможности, что делает их удобными в применении и установке. Благодаря этому, их можно интегрировать в различные системы с минимальными изменениями в проекте.

В целом, электромагнитный клапан на турбине играет важную роль в обеспечении эффективной и оптимальной работы данного механизма. Благодаря своим преимуществам и возможностям точного регулирования потока рабочей среды, долговечности и удобству монтажа, он нашел широкое применение в различных отраслях промышленности.

Регулировка давления наддува

Турбонаддув дизельного двигателя повышает его мощность за счет возрастания давления выхлопных газов, являющихся результатом увеличения числа оборотов и интенсивности работы мотора. Этот же процесс повышает давление наддува. Если его не регулировать, то на самых высоких оборотах оно может достичь опасных значений, приводящих к поломкам и механическим повреждениям.

Регулировка давления производится с помощью выпускного предохранительного клапана, а контроль максимально допустимого значения — с помощью мембраны и пружины определенной жесткости.

Суть работы: при достижении предельного значения давления, мембрана, установленная в корпусе компрессора, преодолевает воздействие пружины и открывает регулировочный клапан.

Давление регулируют как на стороне компрессора, так и на стороне турбины:

1. Работающий турбокомпрессор сбрасывает в атмосферу через выпускной клапан излишки забранного воздуха, тем самым снижая давление.
2. В турбине клапан выпускает отработанные газы под воздействием мембраны компрессора, когда давление всасываемого воздуха достигает максимального уровня. Благодаря этому, ротор вращается с установленной скоростью, а компрессор не забирает лишний воздух и не увеличивает давление.

Второй вариант расположения клапана позволяет изготавливать системы меньших габаритов. Кроме того, турбонагнетатель с клапаном в компрессоре подвержен чрезмерному нагреву из-за повышенной температуры выпускаемого воздуха, что негативно сказывается на эффективности его работы.

Поэтому турбонаддув дизельного двигателя чаще оснащают регулировочным клапаном в турбине, а регулировку в компрессоре используют в качестве дополнения.

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.

Что представляет собой турбояма?

Выражаясь простым языком, турбоямой можно назвать провал, возникающий во время наращивания двигателем автомашины оборотов из-за инерционных явлений турбоустановки. На практике это выглядит очень просто: водитель нажимает на газ, желая увеличить скорость, но его автомобиль начинает разгон не сразу, а лишь спустя некоторые доли секунды. Этот скачок оборотов и принято называть турбоямой.

Дело в том, что нажимая на акселератор, автолюбитель подает увеличенное количество горючего. Если закачивающаяся в двигателе смесь будет недостаточно богата кислородом, то она будет прогорать не полностью, вызывая одновременное падение мощностных характеристик силового агрегата. Чтобы этого не происходило, мотор оборудуется турбокомпрессором, который призван «разбавлять» увеличенное количество горючего дополнительным воздухом. Такая турбо-система представляет собой пару крыльчаток, прикрепленных к общему валу, однако разграниченных отдельными камерами. Ведущая крыльчатка приводится в действие благодаря поступающему потоку выхлопных газов, а вращение происходит из-за передачи поступающих вращательных импульсов от первой крыльчатки, посредством жесткого соединения с общим валом. Она тоже приводится в действие, главная задача которой состоит в нагнетании воздушного потока, подаваемого в цилиндры двигателя.

Как устроена турбина и как она работает

Турбина с измененной геометрией отличается от классических турбокомпрессоров тем, что имеет в своей конструкции кольцо и специальные лопасти с аэродинамической формой, которая способствует увеличению эффективности наддува. В автомобилях с двигателями небольшой мощности сечение регулируется посредством изменения ориентации этих лопастей. В двигателях большой мощности лопасти не вращаются, а покрываются специальным кожухом или перемещаются вдоль оси камеры.

Особенностью VNT турбины являются поворотные лопасти, механизм управления и вакуумный привод. Принцип работы основывается на регулировке потока отработавших газов, которые направляются на колесо турбины. Точная регулировка позволяет настроить проходное сечение для потока газов под режим работы двигателя. Если автомобиль двигается на небольшой скорости, то и турбина крутится медленнее, но при этом лепестки устанавливаются в такое положение, чтобы расстояние между ними было минимальным. Газу в малом объеме сложно преодолеть небольшое отверстие, поэтому он будет передвигаться с большей скоростью, за счет чего обороты турбины увеличиваются, увеличивая при этом давление наддува.

При помощи данных лопастей можно существенно увеличить скорость вращения турбины, не меняя объемы поступающих газов. На большой скорости компрессор раздвигает лопасти – это обеспечивает поддержание безопасного давления внутри системы и исключает перегревы. Принцип изменяемой геометрии позволяет не использовать перепускной клапан, так как весь объём выхлопных газов выходит через горячую часть крыльчатки. Изменение положения поворотных предотвращает избыточный наддув.

Преимущества турбины с изменяемой геометрией

• Автомобили с такими турбинами развивают большую скорость с самых низких оборотов.
• Существенно снижается объем необходимого топлива, а также количество вредных выбросов в атмосферу.
• Улучшается прохождение газов через турбину из-за отсутствия клапана Wastegate и уменьшения количества разнонаправленных потоков газа.
• Улучшается эластичность двигателя.

Возможные неисправности

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой сложный механизм, поэтому он больше подвержен различным поломкам. Однако, такие турбины сталкиваются лишь с несколькими проблемами:

• Подклинивание лопастей в движении. Такая ситуация может сложиться из-за сильного износа трущихся пар и образовании нагара. Масляные, а также углеродистые отложения мешают плавному движению регулировочного кольца.
• Заклинивание лопаток в одном положении. Это может происходить по причине критического нагарообразования, когда силы вакуума не хватает для движения регулировочного кольца.
• Поломки вакуумного привода поворотных лопастей или клапана управления давлением.

Симптомами поломок считаются подергивание при разгонах, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, а также срабатывание индикатора на приборной панели Check Engine.

Поломки турбины и их диагностика

Но не лишена такая конструкция и недостатков. К популярным «болезням» турбокомпрессоров добавляется еще и образование нагара, который мешает нормальному функционированию лопаток. Затрудненное или неполное закрытие/открытие лопаток приводит к двум негативным последствиям:

1. передув — когда на высоких оборотах лопатки не отбрасываются, создаётся избыточное давление в системе подачи воздуха. В результате такой неисправности обедняется топливная смесь и даже происходит подрыв выпускных клапанов. Двигатель троит и отказывается работать на высоких оборотах;
2. недодув — обратная сторона предыдущей проблемы, при которой ярко проявляется турбояма.

Эксплуатация турбины

Устройство турбокомпрессора делает его зависимым от качества масла, поэтому пытаться сэкономить на нем не стоит. Несвоевременно поменянное масло может стать причиной нарушений в работе механизма.

Автомобиль, оснащенный турбиной, нуждается после покупки в замене масла и тщательной прочистке топливной системы, при этом смешивать разные масла нельзя.

После продолжительной поездки сразу глушить двигатель не рекомендуется, дав ему немного поработать и охладиться. Резкое выключение может сказать на снижении прочности элементов конструкции, вызванном перепадом температуры.

Как работает вакуумный клапан турбины?

Мы работаем. Звоните!

ЧТО МОЖЕТ БЫТЬ ПОЛЕЗНО ВАМ?

Какие риски ожидают при самостоятельном ремонте турбины

Турбокомпрессор – надежный механизм, однако со временем он, как и другие системы автомобиля, выходит из строя. Вы заметите “падение” наддува и тяги, двигатель станет быстрее перегреваться, во время его работы может слышаться свист, стук и даже вой. Опытный автовладелец быстро определит источник проблемы и, скорее всего, захочет осуществить ремонт турбины своими руками. С одной стороны,

Подробнее

10. 01. 2022

Почему свистит турбина – разбираем причины поломки

Иногда при работе турбокомпрессора слышится свист. Он может быть совершенно безопасен и не требовать ремонта. А может сигнализировать о наличии проблем.  Чтобы разобраться в природе и причинах свиста, давайте сначала вспомним о принципе работы турбины.

Подробнее

05. 01. 2022

Виды турбин на автомобиле: в чем отличия

Все автомобильные турбокомпрессоры работают за счет использования энергии отработавших выхлопных газов. Принцип работы у них общий, а вот конструктивные особенности отличаются. Поэтому, прежде чем рассматривать типы турбин для авто, лучше сначала разобраться, как они функционируют. Это поможет понять отличия того или иного типа. Как работают турбины? Их устройство и принцип действия направлены на поступление в

Подробнее

Какие риски ожидают при самостоятельном ремонте турбины

Турбокомпрессор – надежный механизм, однако со временем он, как и другие системы автомобиля, выходит из строя. Вы заметите “падение” наддува и тяги, двигатель станет быстрее перегреваться, во время его работы может слышаться свист, стук и даже вой.

Подробнее

10. 01. 2022

Почему свистит турбина – разбираем причины поломки

Иногда при работе турбокомпрессора слышится свист. Он может быть совершенно безопасен и не требовать ремонта. А может сигнализировать о наличии проблем.  Чтобы разобраться в природе и причинах свиста, давайте сначала вспомним о принципе работы турбины. А затем проанализируем, когда возникают нехарактерные звуки, о чем они сигнализируют и что с этим делать. Когда свист турбины не

Подробнее

05. 01. 2022

Виды турбин на автомобиле: в чем отличия

Все автомобильные турбокомпрессоры работают за счет использования энергии отработавших выхлопных газов. Принцип работы у них общий, а вот конструктивные особенности отличаются. Поэтому, прежде чем рассматривать типы турбин для авто, лучше сначала разобраться, как они функционируют.

Подробнее

Подведем итоги

В настоящее время инженеры крупнейших автомобильных производителей избавились от разбираемого нами силового провала. Некоторые компании стали использовать турбирующие установки, обладающие изменяемой геометрией, другие установили вторую турбину, имеющую механический привод, третьи поставили дополнительный компрессор, создающий требующееся для резкого ускорения автомобиля давление воздуха. Для автолюбителей, обладающих турбинами старого типа, прекрасным бытовым решением проблемы турбоямы станет один из способов, описанный нами в статье.

Ниже вы можете просмотреть видео о том, как работает двигатель автомобиля с турбиной и компрессором.

Источники

• https://zen.yandex.by/media/id/5a59e0809d5cb311e3579025/chto-takoe-turboiama-anatomiia-iavleniia-sposoby-izbavleniia-5b7c4fa3fb56ca00a90d086b?feed_exp=ordinary_feed&from=channel&rid=82895955.444.1577506456457.73431&integration=publishers_platform_yandex
• https://100-avto.ru/turboyama-prichiny-poyavleniya-i-metody-izbavleniya/
• https://turbomag.com.ua/chto-takoe-turboyama-dvigatelya-i-kak-ot-nee-izbavitsya
• https://ZnanieAvto.ru/nuzhno-znat/chto-takoe-turboyama-i-kak-izbavitsya-ot-nee.html
• https://SwapMotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/turboyama.html
• https://AutoTopik.ru/obuchenie/1468-turbolag.html
• https://autoiwc.ru/tuning/turboyama.html

Post Views:
4 255