Устройство и принцип работы турбины на дизельном двигателе

Как работает защитник турбины

Как мы уже говорили, отработанный газ и воздух, которые захватывает лопастный механизм (или попросту турбина), находятся под давлением. Иногда оно слишком возрастает, и его приходится снижать, сбрасывая лишний газ через специальный клапан – вот, что такое актуатор, и он просто необходим в автомобиле, где стоит двигатель с турбонаддувом.

Принцип работы актуатора заключается в реакции на повышение оборотов турбины двигателя – клапан открывается и выпускает часть выхлопных газов, которые, как вы помните, помогают лопастям раскручиваться. Таким образом, турбина недополучает движущей силы, и давление сбрасывается, не достигая критической отметки.

Всё это происходит автоматически: конструкторы рассчитывают, при какой интенсивности силового воздействия газа на турбину, пора сбросить обороты, и именно по достижении заданной величины срабатывает клапан. Теперь вы понимаете, как работает актуатор и почему его называют защитником турбины.

Если вы просто пользуетесь машиной, ничего в ней не меняя, и вовремя проходите ТО, то можете не беспокоиться – актуатор уже настроен и будет прекрасно работать. Для тех же, кто увлекается тюнингом, особенно затрагивающим функционал турбин и мотора, существует ряд рисков, чего можно избежать, научившись правильно настраивать вестгейт.

Строение и работа турбина в автомобиле

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.

1555079935_001.jpg

Определение понятия

Итак, актуатор — что это такое? Само слово очень созвучно с другим похожим — «активатор». Понятие обоих почти одинаковое. Актуатор представляет собой техническое устройство или спусковой механизм, передающий усилие от управляющего на управляемый объект. Само воздействие может быть разнообразным: от линейного до вращающего. При этом в зависимости от того, как прилагается усилие, определяется разнообразие приборов.

актуатор что это

В автомобильной конкретике актуатор может быть представлен приводом центрального замка. Усилие от управляющего контура здесь передаётся в линейное перемещение путём червячной передачи. Но самый простейший автомобильный актуатор — это механический домкрат. Здесь управляющим узлом выступает человек. А актуатор передает вращательное воздействие в вертикальное перемещение площадки домкрата. Имеется в виду простейший механический прибор, сделанный в виде трапеции.

Применение актуаторов

Наибольшее распространение актуаторы получили в сфере автомобилей и обустройстве объектов как промышленного, так и жилого направления. В транспорте применение приборов начинается от простых приводов закрытия дверей и багажников (также не забываем про домкраты), заканчивается сложными системами турбоагрегатов и роботизированными коробками передач. При всем этом актуатор — достаточно надёжное устройство из-за простоты изготовления именно исполнительных деталей.

актуатор цена

В сферах быта работу актуаторов легче всего увидеть на автоматических дверях и ставнях. Для приема спутниковых передач также удобнее использовать управляемый прибор и одну тарелку, чем несколько одновременно.

Актуатор турбины

Актуатор турбины управляет специальным клапаном, который открывает или закрывает путь к выхлопным газам. В закрытом состоянии они раскручивают крыльчатку, что постепенно повышает давление. В заданный момент времени актуатор открывает клапан. Затем выводит выхлопные газы в выпускной коллектор автомобиля, что сразу понижает допустимое давление. Если этого не делать, всю систему можно просто вывести из строя.

Тонкости настройки актуатора турбины - фото 10

Актуатор турбины работает по принципу насоса. Он преобразует давление в линейное перемещение штока. Рядом с ним есть пружинка и диафрагма в металлическом корпусе, к которому крепится шланг регулировки. В случае выхода актуатора из строя он подлежит замене и настройке.

Конструкционные особенности вакуумного регулятора

Наибольшее распространение получили устройства типа Bypass, которые предлагаются в двух вариантах:

  1. 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.
  2. Blow-Off. Здесь тоже применяется «принцип насоса». Отличие заключается в том, что выброс излишков осуществляется в атмосферу: при этом процесс сопровождается характерным звуком.

Регулировка актуатора турбины

Неисправности.

Неисправности могут быть как механические, вследствие больших температур выпускных газов, их агрессивной среды либо банального старения механизма и его износа, так и электромеханические, по тем же причинам.

Электронные системы, проще в диагностике, сам ЭБУ их диагностирует и может конкретно указать на проблему.

В полностью пневматическом устройстве все сложнее.

Во-первых, без специального оборудования и наличия регламентных показателей рабочей системы сложно разобраться, имеется ли проблема вовсе. О неполадке может сказать лишь уже в целом некорректно работающий двигатель, а сама проблема может быть запущена до сложного и дорого ремонта. Хотя в таких системах первоначальным источником проблемы могла быть попросту ослабшая пружина либо небольшая негерметичность в пневматической части.

Во-вторых, если и захочется разобраться в диагностике и наличии неисправности в турбонаддуве, сперва придется изучить сервисную документацию по конкретному автомобилю и алгоритмам диагностики работы его вестгейта, что довольно долго и не всегда возможно, поэтому если есть подозрения на неправильную работу турбины/вакуумного регулятора, большинству автовладельцев дорога только в специализированный сервис.

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:

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

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

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.

1555079859_004.jpg

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.

Зачем нужно настраивать актуатор турбины

Действительно: казалось бы, установил новую деталь на двигатель и пользуйся! Но здесь такой момент не пройдет: при отсутствии должной регулировки в районе размещения турбокомпрессора будет наблюдаться дрожание (дребезжание) устройства (особенно сильно оно ощущается при перегазовке и остановке мотора). Еще одно следствие неверной регулировки (или ее отсутствия) – малый наддув.

Нюансы: последняя проблема может появиться и в случае отсутствия герметичности в системе впуска. На некоторых моделях автомобилей о неисправности сигнализирует бортовой компьютер, пишущий, например, «слабый наддув».

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

Как работает турбина дизельного двигателя

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Как работает турбина дизельного двигателя 01

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Как отрегулировать актуатор турбины

Настройка устройства производится двумя способами, каждый из которых позволяет увеличить эффективность работы турбокомпрессоре.

Настройка наддува

Самый простой метод заключается в замене пружины: чем она будет жестче, тем больше воздействие на мембрану и наоборот. Все зависит от того, что требуется: понизить силу воздействия газов на вакуумный регулятор или понизить.

актуаторная пружина

Следующий способ — регулировка по резьбе на его конце. Ослабление приведет к удлинению тяги вестгейта, а затягивание, наоборот, к уменьшению длины детали. В последнем случае заслонка плотнее прижимается и потребуется большее усилие для ее открытия. Итогом такого действия является более быстрое раскручивание крыльчатки турбинного колеса.

актуатор регулировка

Применение соленоида

Его также называют буст-контролем. Установка этого устройства увеличивает силу наддува. Соленоид монтируется перед вакуумным регулятором. Соленоид просто выпускает часть воздуха, «облегчая» функционирование клапана.

Регулировка актуатора турбины

Регулировка штока

Для выполнения этой операции рекомендуется демонтировать турбокомпрессор с двигателя (на некоторых моделях авто до регулировочной гайки можно добраться и без снятия агрегата). Это даст возможность увидеть, как закрывается «калитка». Если шток сделать короче, то она прижмется сильнее и наоборот.

Процесс регулировки (понадобятся пассатижи и ключ на 10):

  • снимите скобу со штока и ослабьте гайку;
  • подтяните (крутить нужно влево) пассатижами винт регулировки;
  • при этом смотрите на «калитку», которая должна закрыться до упора;
  • слегка постучите ключом по заслонке: если слышен дребезг, продолжите затяжку, пока он не исчезнет (здесь стоит учитывать, что 1 полный оборот винта соответствует примерно увеличению давления на мембране в 0,3 Бара);
  • затяните гайку и поставьте скобу на место.

После такой регулировки вакуумный регулятор будет закрываться полностью. Чтобы проверить правильность настроек, запустите мотор и опробуйте его на разных режимах с перегазовками. Посторонних звуков быть не должно (в т. ч. и при глушении двигателя).

регулировка

Механизм изменяемой геометрии

Такой механизм позволяет дозировать подачу отработавших газов на колесо в турбине (ротор). Тем самым, позволяет оптимизировать работу турбокомпрессора на различных оборотах.

принцип работы турбины

Это достигается за счет движения специальных лопаток, смонтированных на кольце геометрии. Они синхронно передвигаются, получая движение от вакуумного актуатора или электронного сервопривода в определенный момент, и контролируют наддув. Как правило, устанавливаются они на дизельных ДВС, потому как температура выхлопных газов у бензиновых моторов выше, чем у дизеля, соответственно лопатки геометрии могут деформироваться. Такие турбины позволяют оптимизировать процесс турбонаддува, что приводит к уменьшению расхода топлива и вредных выбросов при одновременном повышении мощности и крутящего момента.

Многие автомобилисты ошибочно полагают, что турбокомпрессор начинает включаться в работу с оборотов мотора от 1500-2000 об/мин. На самом деле, он запускается сразу после заводки автомобиля и работает на холостом ходу. А оптимальных оборотов достигает в диапазоне свыше 1500 об/мин.

Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат, однако если Вы столкнулись с его поломкой, решить проблему Вам помогут специалисты ТурбоМикрон. Мы производим замену турбины на автомобиле, а также ремонт снятых с авто турбокомпрессоров.

Минусы турбины на дизельном двигателе

Как и любое устройство, у турбины есть свои положительные характеристики (которые были описаны выше), так и недостатки. К минусам можно отнести в первую очередь увеличенный расход топлива, особенно это касается неправильно отрегулированных агрегатов. Второй минус — чувствительность к качеству топлива, что особенно актуально в российских условиях. Дело в том, что некачественный дизель может привести к детонации. Отметим и другие недостатки:

  • общее удорожание двигателя;
  • повышенная требовательность к моторному маслу;
  • масло и фильтры приходится менять чаще (примерно каждые 5-6 тыс. км);
  • нужно часто менять воздушный фильтр;
  • ресурс турбины на дизельном двигателе значительно ниже, чем на бензиновом (из-за более высокой температуры выхлопа);
  • средний ресурс агрегата составляет 200-250 тыс. км, после чего потребуется замена или, как минимум, капитальный ремонт;
  • достаточно сложный ремонт, провести его среднестатистическому автовладельцу самому не получится.

Однако стоит отметить, что плюсы всё-таки перевешивают минусы. В противном случае турбины не пользовались бы такой большой популярностью.

Мы осуществляем все виды ремонта и обслуживания автомобилей концерна VAG

Позвоните нам или напишите в Whatsapp Viber Telegram
и узнайте стоимость услуги или детали
8(926)8107730

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

Вот это «улитка»!

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

Зачем нужен актуатор турбины

В исходном положении перепускная заслонка закрывается, и по мере увеличения давления наддува на привод, прикладывается усилие. Когда давление наддува превышает значение пружины, привод будет постепенно открывать задвижку, минуя часть отработавших газов, поддерживая тем самым давление наддува на заданном уровне. Проще говоря, актуатор турбины предотвращает бесконечное повышение давления наддува.

aktuator-turbiny.jpg.pagespeed.ce.wrrCDjSGGN.jpg

Автовладельцы об опыте работы с актуатором сцепления

1. Актуатор сцепления: ремонт или замена?

«Установкой актуатора сцепления должны заниматься дилеры. Считаю этот вариант лучшим, если неисправность заключается в моторчике и выработке ресурса сервопривода, которая наступает спустя 80–100 тысяч километров. Конечно, двигатели сейчас выпускаются с большей мощностью, поэтому автовладельцы уже не помнят, что такое ошибка р0810. Этот код появляется при достижении двигателем предельно допустимого тока потребления.

Однако думаю, производители о своей экономии заботятся, так как более мощный двигатель «переживет» проблемы с актуатором и сцеплением, а не потребует замены всего в сборе. Зато когда ресурс двигателя выйдет, тут уже автовладелец столкнется с трудностями, так как гарантия к тому времени закончится.

А по поводу сцепления могу сказать, что в актуаторе есть пружина, выжимающая диск сцепления, и наоборот, диск сцепления выжимает пружину внутри сервопривода. При износе диска он истончается, происходит выгибание наружу лепестков корзины, увеличивается нагрузка на актуатор, требуется большее потребление тока, что приводит к ошибке р0810. Если моторчик актуатора функционирует на пределе возможностей, то все нормально, но стоит только увеличиться потреблению тока из-за сцепления, актуатора или всего сразу, появляется ошибка.

Если переводить рычаг в нейтральное положение, то, пока сцепление выжато, актуатор, диск и подшипники подвергаются большей нагрузке. Даже при МКПП нельзя долго стоять при выжатом сцеплении, несмотря на то, что там нет актуатора, так как повышается нагрузка на главный и рабочий цилиндры сцепления. Конечно, это не так уж критично, нет необходимости при каждой остановке на «нейтралку» переходить, но если остановка длится больше 30 секунд, то можно и переключиться. Да и зимой лучше это делать в ручном режиме, иначе можно получить переключения не в тот момент, когда колеса начнут пробуксовывать».

2. Ремонт актуатора без особой возни: миф или реальность?

«Что касается замены моторчика без снятия актуатора и последующей инициализации, то это, скорее, невозможно, особенно, если ранее его никто не снимал, а сам автовладелец не имеет отношения к микрохирургии. Болты рано или поздно закиснут, внутренний шестигранник может закатиться. Совершенно неудобно, ведь нужно приложить усилие, чтобы открутить болт, вручную не получается. Пневмотрещотка с удлинителем, скорее всего, поможет, но может сделать из шестигранника кружок».

3. Нужно ли ставить восстановленный актуатор вместо «умершего»?

«Нормально врезать подшипники в б/у актуатор сцепления – это еще не решение всех проблем, поскольку:

  • Есть вероятность износа шестерни и червячного вала, а подшипники, поставленные без условия коррекции, приведут к заклиниванию. «Нейтралка» будет вылетать, а контрольная лампа загораться.
  • Есть вероятность износа щеток моторчика. В таком случае высокий уровень тока приведет к вылетанию «нейтралки» и появлению контрольной лампы.
  • Есть вероятность перегрева моторчика из-за заклинивания втулок и подгорания обмотки – результат будет тем же.
  • Замена сцепления в сервисе, не специализирующемся на роботизированных КПП, чревата смазкой выжимной и его направляющей. Если неквалифицированно смазать актуатор сцепления, это приведет к налипанию грязи – результат тот же.

Кроме того, неисправности могут быть вызваны опорой вилки, грязью в датчике и другими причинами.

При отсутствии умения снимать и устанавливать актуатор сцепления, читать ошибки и т. д. лучше не трогать актуатор сцепления. Поможет только хороший сервис, специализирующийся на «роботах». Нужно будет либо новый поставить, либо ремонт с гарантией делать».

4. Диагностика, ремонт или замена актуатора – только в проверенных автосервисах

«Приходилось сталкиваться с переделанными актуаторами сцепления на гарантии. Поставили, человек поездил какое-то время, неделю, или месяц, а потом снова та же ошибка р0810. Он возвращается в сервис, ему другой устанавливают. Если не вернется, значит, нормально все, тогда его актуатор другому по гарантии поставят. И так – по кругу, бывает по 4-5 машин возвращаются каждый месяц друг за другом, и ведь все с моторчиками. А потом владелец уже не может разобрать, что именно у него стоит и какой реальный пробег у этого актуатора. Ну и, конечно, по гарантии предлагают поменять сцепление, ЭБУ, электромотор. Люди платят, а результата нет, потому что считают, что сервопривод с подшипниками исправен».

5. Перегревается актуатор после ремонта? Срочно меняем СТО!

«Причина перегрева актуатора сцепления заключается в недостаточной смазке элементов сцепления (вилки выжима). Поэтому щетки и не выдерживают трения.

Цена медно-графитовых щеток для актуатора сцепления в любом автомагазине – около 100–150 рублей.

В сервисах никто не будет смазывать актуатор сцепления, поэтому спустя 100 000 км пробега вилка уже даже руками не сдвигается, не то что маломощным моторчиком.

Поэтому ребятам из сервиса интересен именно заработок».

Источники:

  • Drive2.ru
  • ОкейДрайв
  • FB.ru
  • automanya.ru
  • Как?Просто! – kakprosto.ru
  • Пикабу!
  • CAR.RU
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...