Актуатор турбины он же Wastegate, или клапан управления турбиной
Как следует из английского названия, этот клапан управления турбиной
служит для сброса излишков вращающих крыльчатку ротора выхлопных газов через отводной, или байпасный, канал. Если этого не делать, вал обретёт чрезмерную скорость на больших частотах вращения коленвала, что чревато аварийным ростом давления наддува, а при закрытом дросселе – помпажом нагнетателя. Уменьшение производительности компрессора не поможет, тогда его возможностей на малых и средних оборотах не хватит, двигатель попадёт в так называемую «турбояму». Отказы устройства связаны именно со случаями избытка или недостатка нагнетаемого потока. Рассмотрим подробнее их проявления.
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.
Конструкционные особенности вакуумного регулятора
Наибольшее распространение получили устройства типа Bypass, которые предлагаются в двух вариантах:
- Актуатор турбины с замкнутым циклом. Здесь лишнее давление поступает в разогретый сектор устройства посредством байпасного канала. Такая технология снижает инерционные потери, возникающие при увеличении турбинным колесом своих оборотов. Когда образуется избыточное давление, начинает изгибаться диафрагма. В результате усилие возвратной пружины преодолевается, устройство открывается и все «лишнее» поступает в байпасный канал.
- Blow-Off. Здесь тоже применяется «принцип насоса». Отличие заключается в том, что выброс излишков осуществляется в атмосферу: при этом процесс сопровождается характерным звуком.
Не работает актуатор турбины: признаки
Симптомов поломки турбокомпрессора несколько, но основной – синий выхлоп. Особенно ярко он выражается во время разгона, но когда работа силового агрегата стабилизируется, выхлоп приобретает обычный цвет. Дым синеет из-за сгорания масла, которое попало в мотор по причине его вытекания из турбокомпрессора.
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.
Последний признак нерабочего состояния вестгейта – самый распространённый. Это выход масла из компрессора. Причина неоригинальна — это все то же замусоривание кожуха оси турбогенератора. Также выход масла мог быть спровоцирован неисправностью смазочной системы или ее закоксовыванием.
Как проверить актуатор турбины?
Диагностика электронного турбокомпрессора начинается с проверки тестером. Актуатор можно тестировать на автомобиле, а можно предварительно демонтировать. Проверке подлежат:
- вакуумный клапан;
- исполнительный механизм;
- турбинный клапан.
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.
Тестирование можно производить так – запускаем двигатель и газуем на месте. При этом нужно посматривать на шток вестгейта — в какой-то момент он начнет двигаться. Запомните, на каких оборотах мотора турбокомпрессор начал срабатывать — это будет ориентиром для проверки его исправности. Более точные показания можно получить на стенде.
Принцип работы турбины
Рассмотрим работу турбокомпрессора с электронным актуатором и плавно перейдём к тому, что ПОЛЕЗНО И НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ всем, кто эксплуатирует а/м с любым турбонаддувом, дизельным или бензиновым двигателем.
Принцип работы турбокомпрессора
На рисунке мы видим как происходит работа (движение, изменение направления лопаток) механизма изменяемой геометрии с приводом от электронного актуатора.
На малых оборотах двигателя лопатки изменяемой геометрии находятся в полузакрытом или почти закрытом (этот зазор имеет значение) состоянии, закольцовывая поток воздуха выхлопных газов, тем самым максимально воздействуя на края лопастей колеса (ротора ) турбины. А/м готов к старту, и теперь все зависит от количества выхлопных газов, т.е. нажатия на педаль газа. В этом положении лопаток геометрии и будет максимальный нуддув, т.е. максимальное ускорение в дальнейшем. При открывании лопаток механизма изменяемой геометрии направление потока выхлопных газов изменяется и направлено больше к центру ротора, да и скорость потока уменьшена открытием лопаток, таким образом минимально воздействуя на лопасти колеса турбины.
Существует спорный вопрос по описанию на страницах интернета работы механизма изменяемой геометрии, т.е.
при каком положении лопаток геометрии происходит ускорение автомобиля, но если совместить теорию с практикой, то происходит именно так, как описано выше.
Чтобы добиться корректной и максимально правильной работы турбокомпрессора необходимо производить регулировку электронного актуатора на специальном электронном оборудовании (тестере приводов). Тестер приводов можно использовать как в стационарном режиме для регулировки снятого с ДВС турбокомпрессора, так и в перенoсном режиме от аккумуляторной батареи для проверки непосредственно на самом автомобиле
Турбина с сервоприводом
Коснёмся немного подробнее турбокомпрессора с электронным актуатором (с сервоприводом). Есть два основных вида выхода из строя сервопривода, это механическая поломка и поломка по электронной части.
Поломка механической части электронного актуатора происходит в основном из-за плохой работы (заедания, заклинивания, поломки) механизма изменяемой геометрии турбокомпрессора.
В свою очередь повреждение или полная поломка механизма изменяемой геометрии (в основном в паре с ротором (валом) турбокомпрессора) происходит по причине разрушения двигателя (куски клапана, седла или направляющей клапана, куски поршня) или, что немаловажно, по причине поврежденного воздуховода или воздушного фильтра и иногда из-за нерабочего клапана ЕГР
Как проверить актуатор турбины
Работоспособность актуатора турбины можно проверить несколькими способами: без демонтажа и со снятием узла. Лучше механизм демонтировать, так удобнее обследовать деталь на наличие ржавчины.
Во время проверки следует тщательно осмотреть корпус клапана управления турбиной. Вмятины и другие повреждения могут повлиять на ход штока. Если шток не будет доходить до верхнего положения, мощность турбины упадет.
Когда актуатор снят, в первую очередь вы должны проверить основание штока. Коррозии там быть не должно. Если она есть, значит и внутри деталь будет ржавой. Без чистки шток может заклинить.
Для проверки мембраны актуатор приходиться демонтировать. В вакуумном клапане шток заходит внутрь. Часто эти клапаны ставят на турбину спринтера объемом 2,2 л. В гаражных условиях такой тип клапана проверить довольно просто.
Этапы самостоятельной проверки вакуум-регулятора:
- штоком упираемся в твердую поверхность и надавливаем на актуатор;
- когда шток задвинется до упора, с противоположной стороны закрываем пальцем входное отверстие;
- перестаем вдавливать шток;
- держим палец на отверстии 10-20 секунд;
- открываем входное отверстие.
Если во время проверки шток самостоятельно вышел и шипящего шума не было слышно, значит мембрана актуатора нормально функционирует.
Работающий на давление актуатор проверить сложнее, так как его шток выходит наружу и внутри установлена слишком жесткая пружина. Некоторые автолюбители проверку производят при помощи воздушного пистолета. Во входное отверстие потихоньку дуют воздухом с небольшим давлением. Резкая подача недопустима, так как можно порвать мембрану. В исправном клапане шток должен начать двигаться, а корпус не сифонить.
Признаки неисправностей актуатора
Понять, что актуатор сломался можно по изменившемуся цвету выхлопа. Часто появляется свист турбины при разгоне и другие признаки. Спровоцировать поломку узла способны многие факторы, только тщательная проверка поможет выявить истинную причину.
Признаки поломок клапана управления турбиной:
- Перерасход топлива – из-за неисправного актуатора горючее не догорает, и некоторая его часть выбрасывается через впуск.
- Нестабильность давления наддува – при засорении регулятора автомобиль набирает разгон рывками, также он и замедляется.
- Засор или повреждение комплектующих электронного регулятора – происходит, если из строя выходит воздуховод. Иногда причина кроется в клапане EGR или забитом воздушном фильтре. Выпускной коллектор и поршневая группа тесно связаны между собой. Поэтому при поломке одной системы, неполадки возникают и в другой. Страдает от этого и геометрия, а также вся механическая часть наддува.
- Сбои в работе мотора – когда актуатор заклинил, образовывается критический уровень давления. На панели приборов будет постоянно срабатывать лампочка-предупреждение.
- Износ зубьев на шестернях привода – появляются сложности с закрытием/открытием актуатора.
- Поломка деталей, а также рабочих узлов электромотора – створка работает некорректно, и вся система функционирует со сбоями. Тут уже необходима детальная проверка всех комплектующих системы турбонаддува.
Если появились вышеописанные признаки, нужно срочно проверить актуатор и другие компоненты системы наддува. По результатам проверки уже решать, что делать — выполнять ремонт или полностью менять клапан.
Особенности конструкции в зависимости от применения
Инженеры, интегрирующие линейные приводы в оборудование, должны детально понимать условия их работы, чтобы определить, какую конструкцию применять в той или иной ситуации. Это делается из экономических соображений, так как чем меньше ход рабочего цикла привода, тем дороже он стоит.
Например, печатная головка в принтере должна располагаться очень точно над листом бумаги. Тормозные цилиндры в автомобиле, напротив, должны поглощать большое количество энергии, чтобы уменьшить время торможения и путь до полной остановки.
Гидравлические цилиндры на больших экскаваторах, используемых в строительстве, должны уметь перемещать сотни килограммов груза с относительно маленькой погрешностью.
Линейные приводы с электронным управлением, используемые в процессе сборки небольших деталей, перемещаются с ослепительной скоростью и собирают сотни микрочипов за небольшое время.
Как видно из всего вышесказанного, линейные приводы, хоть и имеют общие конструктивные особенности, сильно отличаются друг от друга по применению. Это обусловлено многими факторами: нагрузкой на прибор, размером, скоростью работы и многим другим.
Установка турбокомпрессора на авто – один из вариантов наиболее действенного . При правильном подборе, монтаже и настройке этот агрегат серьезно повышает мощность мотора (до полутора раз). Среди различных вариантов конструкций наибольшую распространенность получили устройства высокого давления, оснащенные в отличие от иных моделей перепускным клапаном. Он служит для обеспечения стабильного функционирования силового агрегата при большом давлении и высоких оборотах. Следует заметить, что на дизелях нет отдельных систем экстренного сброса давления: все регулировочные процессы осуществляются при помощи геометрии турбины и объемом подаваемой в цилиндры топливно-воздушной смеси. О том, как эксплуатируется устройство на бензиновых моторах и как производится самостоятельная регулировка актуатора турбины, описывается ниже.
Как отрегулировать актуатор турбины
О необходимости регулировки вестгейта говорит появление узнаваемого дребезга в месте установки турбокомпрессора в тот момент, когда двигатель глушат. Также вибрации и дребезжание появляется при пергазовках, в момент сброса газа. Такой дребезг появляется в результате того, что шток актуатора начинает болтаться, сам дребезжащий звук создает «калитка» регулятора. Еще на проблемы с актуатором укажет недостаточный наддув воздуха в том случае, если с герметичностью на впуске и другими элементами системы турбонаддува никаких неполадок не было обнаружено.
Еще хотелось бы добавить, что многие водители прибегают к манипуляциям с вестгейтом не только по причине неполадок, но и в целях увеличения производительности и повышения давления наддува, то есть реализуют своеобразный тюнинг системы.
- Для того чтобы увеличить давление, существует несколько доступных вариантов. Самым простым считается замена пружины регулятора. Чем большую упругость имеет пружина, тем большее давление будет выдавать турбина до момента срабатывания клапана.
- Еще одним вариантом выступает затяжка или послабление конца регулятора, что непосредственно влияет на открытие и закрытие заслонки. Если конец расслаблен, тогда тяга клапана удлиняется, затягивание приведет к укорачиванию. Чем короче тяга, тем плотнее будет закрываться заслонка. Соответственно, для открытия потребуется большее давление и временной промежуток. Это позволяет турбине выходить на высокие обороты, причем происходит это достаточно быстро.
- Третьим вариантом для увеличения наддува является буст-контроллер. Данный механизм представляет собой соленоид, который способен подменить реальные данные по давлению. Такое устройство ставится перед актуатором, главной задачей является снижение показателя давления, от которого зависит работа вестгейта. Буст-контроллер фактически частично перепускает воздух, что не позволяет актуатору оценивать реальное давление.
Для настройки и регулировки вестгейта необходимо добраться до регулировочной гайки. Сделать это можно после снятия турбины. Также на некоторых автомобилях доступ можно получить не снимая турбокомпрессор. Достаточно добраться до места установки байпаса. Подтягивание указанной гайки позволяет укоротить шток, в результате чего «калитка» будет закрыта сильнее. Чтобы выполнить данную работу, желательно заранее снять катализатор. Это позволит на глаз определить степень закрытия актуатора. Для настройки необходимо иметь ключ под регулировочную гайку (подходит ключ на 10) и плоскогубцы. Весь процесс представляет собой следующие действия:
- в самом начале со штока снимается скоба, далее ключом ослабляется гайка;
- затем плоскогубцами подтягивается регулировочный винт вестгейта. Делать это нужно против часовой стрелки;
- подтяжка происходит до того момента, пока калитка не окажется полностью закрытой;
Завершением процесса регулировки можно считать затяжку гайки ключом на 10, а также установку скобы на место. В результате после такой настройки актуатор должен иметь максимальную степень закрытия. После можно запустить двигатель и проверить работу устройства на разных режимах работы ДВС. Посторонних звуков от вестгейта на перегазовках и при глушении мотора быть не должно, давление наддува также прогнозируемо достигает желаемых показателей.
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.
Особенности работы актуаторов турбин
Зачем нужен электронный актуатор турбины
Турбина автомобиля нуждается в защите от возможных перегрузок при работе двигателя на повышенных оборотах. С этой целью в конструкцию турбонаддува включено специальное устройство – электронный актуатор турбины. Этот элемент еще имеет название: «регулятор давления», «вестгейт» или «вакуум-регулятор». Актуатор – это
клапан, через который выхлопные отработавшие газы выходят наружу, минуя турбинное колесо.
Разновидности вакуумных регуляторов давления
Турбины высокого давления отличаются от обычных конструкций наличием специального клапана. Актуатор турбины эффективно предотвращает отрицательные воздействия избыточного давления.
Основные элементы устройства:
- Корпусная деталь.
- Крышка корпуса.
- Управляющий порт.
- Рычаг привода.
- Прижимная пружина.
- Диафрагма.
В зависимости от конструкции наддува предохранительные клапаны разделяются на механические и электронные. Обычный пневматический актуатор
срабатывает под воздействием избыточного давления выхлопных газов. В закрытом положении пружина удерживает мембрану диафрагмы. При возрастании давления в турбине пружина не в состоянии сдерживать заслонку клапана и отпускает ее. Часть газов уходит в обход крыльчатки, скорость вращения турбонаддува снижается.
Электронный актуатор турбины
получает управляющее воздействие от ЭБУ двигателя внутреннего сгорания. На основании информации, полученной от многочисленных датчиков (детонации, давления в впускном коллекторе, расхода воздуха и пр.), на вакуумрегулятор с электронного блока управления поступает команда закрыть/открыть клапан.
Основные признаки неисправности вакуум клапана турбины
Если водитель замечает недостаточный наддув, появление нестандартных звуков, дребезжаний в районе турбины при выключении мотора, нажатии на педаль акселератора, сбросе газа, рекомендуется обратиться в центр турбо сервиса. В условиях специализированной мастерской проводится диагностика и правильная регулировка актуатора турбины
Как и все сложные устройства, электронный актуатор турбины
иногда выходит из строя. Чаще всего ломаются:
- элементы электроники;
- сам контроллер;
- рабочие узлы и детали электромотора;
- зубья шестерней приводного механизма.
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.
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.
Выводы
Актуатор является важным элементом системы турбанаддува современных автомобилей. Он позволяет уберечь турбину от негативного воздействия чрезмерного давления выхлопных газов, возникающего при функционировании мотора на высоких и повышенных оборотах.
Клапаны управления турбиной бывают нескольких видов: одни работают на вакуум, другие – на давление. Вакуумные варианты способны также регулировать и работу изменяемой геометрии. Независимо от типа, актуатор нужно иногда обслуживать: менять износившиеся детали, чистить и настраивать. Ремонт обычно сложный — лучше доверить профессионалам или же установить полностью новую деталь.
Источник
