CARVILLE: Зачем турбине вестгейт?
Дословно с английского, вестгейт – дверь для мусора. Такое название получил сбросной клапан в турбокомпрессорах. Его функция заключается в ограничении давления надува путем перепуска части отработавших газов в обход турбины.
Устроен клапан достаточно просто, пневматический актуатор подключен к компрессорной части, при возрастании давления в компрессоре до заданного настройками уровня, к примеру 2 Bar, актуатор через тягу открывает клапан в турбинной части и выхлопные газы сбрасываются с в выпускную систему обходя турбинное колесо. Соответственно, обороты турбины не растут выше, давление надува прекращает рост.
Это необходимо для того, чтобы защитить двигатель от превышения расчетного давления надува и помпажа компрессора. Превышение давление опасное для двигателя явление, способное вызвать разрушение деталей цилиндропоршневой группы.
Необходимо следить за состоянием турбокомпрессора и работой сбросного (вестгейт) клапана.
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.
Оглавление: 1. Как работает актуатор турбины 2. Распространенные неисправности актуатора турбины 3. Как настроить актуатор турбины
Обратите внимание: В автомобильном сленге данный клапан может носить разные названия, среди которых самые распространенные следующие: вестгейт, актуатор, вакуумный регулятор. Следует понимать, что под всеми этими терминами подразумевается одна деталь, которая занимается защитой турбины от перегрузок при работе на высоких оборотах.
В процессе эксплуатации актуатор турбины может выйти из строя, и владельцу автомобиля потребуется его замена, чтобы продолжить эксплуатировать автомобиль с турбированным мотором. Замена вестгейта подразумевает не только его установку, но и регулировку, которую крайне важно выполнить правильно. В рамках данной статьи рассмотрим, как настроить клапан турбины самостоятельно, не обращаясь к специалистам сервисных центров.
Как работает актуатор турбины
Как было отмечено выше, задачей актуатора турбины является снижение давления при работе мотора на высоких оборотах. Он монтируется до турбины в выпускной коллектор автомобиля.
Принцип работы вестгейта крайне простой. Когда в двигателе повышаются обороты, а вместе с тем возрастает давление отработавших газов, стоит задача пустить их мимо самого турбинного колеса. Соответственно, в этот момент происходит открытие актуатора, установленного до турбины, и через него выходят отработавшие газы. За счет этого в клапаны попадает больше воздуха, что необходимо для максимального разгона турбонагнетателя.
Распространенные неисправности актуатора турбины
Можно выделить три главных причины, почему ломается вестгейт:
- Выходят из строя электронные составляющие компонента системы, которые отвечают за его своевременное открытие/закрытие;
- Ломаются зубья шестерней привода, что приводит к сложностям при открытии и закрытии клапана;
- Выход из строя электромотора, который отвечает за работу створки, вследствие чего система не функционирует должным образом.
В условиях специализированного сервисного центра можно устранить все описанные выше проблемы, но важно отметить, что для начала необходимо правильно диагностировать поломку, для чего потребуются специальные тестеры. Соответственно, самостоятельный ремонт актуатора турбины часто невозможен из-за отсутствия необходимого оборудования.
Чаще всего, когда клапан турбины выходит из строя, его целесообразнее не ремонтировать, а заменить. Особенно это актуально, когда выходят из строя манжет или маслосъемные колпачки, которые не подлежат замене. В таком случае потребуется снять актуатор турбины и установить на его место новый. Делается это следующим образом:
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.
Принцип работы вестгейта и поднятие буста
Итак, установив датчик буста STRI и (давненько) видев настроечную таблицу вестгейта могу сказать.
Положение клапана вестгейта (устройства которое пускает выхлоп в обход турбине) зависит от выбранной скорости и положения дроссельной заслонки (педали газа).
Пример.
Стоим на нейтралке и газуем до 5 000 оборотов. Выхлоп на турбину не поступает. Давление не повышается выше ноля (если не газовать, то давление отрицательное). Как сказал Альпинский, а ему верить — это святое — никакой таблицы которая управляет вестгейтом зависимо от скорости — нет и это всего лишь закон физики, как и на остальных скоростях.
Втыкаем первую и газуем тапкувпол. Давление турбины поднимется например до 0,6 максимум.
Переключаемся на вторую и тапку в пол. Давление поднимется до пика в единицу (например) и опустится на 0,9 и будет держаться постоянно пока тапкавпол.
Втыкаем третюю, такая же картина. Пик в единицу, спуск до 0,9 и держит пока не изменится ничего.
Четвертая скорость — пик ниже 0,9 например, и держит 0,8.
Делаем выводы:
Вестгейт зависит только от положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя. Верим Альпинскому — таблицы зависимости от нейтралки нет.
Значение 0% Wastegate Duty Cycle (WGDC) в карте ECU позволяет соленоид держать полностью закрытым, что позволяет держать турбине уровень наддува, определенный только лишь жесткостью пружины в актуаторе (механический буст, mechanical boost pressure). Значение 100% WGDC держит соленоид полностью открытым, что позволяет турбине надувать столько, сколько она способна (maximum boost pressure).
Что мы могем сделать?
Поднять буст на первой — зимой будет буксовать но летом разгон увеличится нормально так.
Поднять буст на второй — не больше чем до 1,3 бара
Поднять бусть на третей, четвертой и далее до 1,3 бара. FUCK THE FUEL ECONOMY, так ведь? )))
Как поднять.
В таблице управления вестгейтом (wastgate duty) есть 2 зависимости — Положение дроссельной заслонки (%) и обороты двигателя(RPM). в ячейках процент закрытия (либо открытия заслонки вестгейта) — если открытия то чем больше процент тем сильнее дует турба.
В этой таблице вестгейт зависит только от положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.
важно понимать то, что у нас в салоне должен быть датчик буста. потому что мы редактируем открытие вестгейта, и какое давление турба выдаст после этого нам не известно. На датчике буста выставляем пик в 1,25 так безопаснее — выше дуть нельзя. По крайней мере на стоковом машине как у меня.
прошиваем и едем смотреть. на первой тапкувпол и следим за сигналкой датчика. если дует на 1,2 сразу ее сбрасываем газ и останавливаемся. Смотрим пик. Если 1,2 то все ок. Если ниже то еще прибавляем процентов вестгейту. Если выше то убавляем! если передувать начнем то это катастрофа.
Так же если в настроечной таблице уже последние значения — 100% то поднять давление турбины получится только установкой прямотока с большим диаметром и удалением катализаторов, глушителей и всего такого.
Так-же важно понимать что при увеличении буста ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно добавлять топлива в смесь и редактировать углы зажигания, иначе прогарят клапана (когда воздуха больше) и просто эффекта будет мало (когда углы не правильные).
Еще картинки турбины и трубочек:
Переводить не буду, только линии расшифрую.
Line 1 — соединяет компрессорную часть с одним концом тройника. Этот шланг содержит рестриктор.
Line 2 — соединяет вторую часть тройника с актуатором вестгейта.
Line 3 — соединяет среднюю часть тройника с клапаном соленоида управления наддувом.
Line 4 — соединяет другую сторону клапана соленоида управления наддувом и впускной патрубок.
Почему нельзя надувать бесконечно много?
Само собой в отношении турбины не действует правило — закрываем вестгейт наглухо и пусть дует сколько может. У каждого турбокомпрессора есть карта эффективности (англ. compressor efficiency map). Это показывает на какую степень сжатия она способна. Давайте взглянем на турбину TD04-13G.
Это показатели того, сколько энергии подаваемой в компрессор используется для сжатия воздуха и сколько используется для создания жара. В стандартном режиме 75% турбины уходит на то чтобы сжать воздух (создать компрессию) и 25% на то чтобы нагреть его (никуда не денешься тут… турбина все таки не холодная). Чем больше мы пропускаем через нее газов (увеличиваем наддув) — тем сильнее она нагревает воздух, а значит теряет смысл. Потому что лучше в двиган загонять холодный воздух — это повысит реакцию в двигателе и исключит детонацию (а детонация = потеря мощности в лучшем случае, и потеря двигателя в худшем).
Чем горячее воздух, тем меньше его в кубическом футе. Так что, даже если вы задуете 2 бара воздуха стандартной турбиной и стандартным охлаждением, то в этих 2 барах будет меньше молекул кислорода чем в 0.7 барах холодного воздуха, а значит толку будет меньше и опасность убить движок — больше. Огромный интеркуллер и увеличинная холодная часть турбины — выход!
В итоге, если вы выпадаете из карты эффективности, то ваша турбина из компрессора превращается в огнемет. 🙂
Ремонт неисправностей клапана Вестгейт (WestGate)
Вестгейт (WestGate) — это перепускной клапан, сбрасывающий давление выхлопных газов на входе турбины в выпускной коллектор.
Свист турбины и ухудшение разгона, дребезжащие звуки при глушении мотора — эти признаки могут появиться, если актуатор неправильно настроен или вышел из строя. Длительная езда со сломанным клапаном управления приводит к серьезным поломкам системы наддува. Поэтому обслуживать узел нужно своевременно.
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.
В нашем автосервисе можно произвести диагностику неисправностей актуатора, ремонт клапана Вастгейта (WestGate) турбины. Замену манжеты актуатора. Ремонт обрыва штока. Настройку клапана управления и чистку клапана управления турбиной.
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.
Ауди (Audi) ремонт клапана Вастгейта (WestGate)
Вакуумный, электронный и гибридный тип актуатора
- 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.
Конструкция клапанов управления ТКР может немного отличаться, в зависимости от вида устройства. Основные комплектующие: корпус, рычаг, управляющий порт, диафрагма и пружина
Корпусная деталь актуатора разделена мембраной на камеру, из которой выдвигается подпружиненный шток механизма, а также камеру, впускающую воздух.
Принцип работы актуатора турбины
Сам принцип функционирования агрегата прост. Когда машина набирает разгон, турбомотор работает на высоких оборотах. Увеличивается количество выхлопов, попадающих в горячую улитку. Собравшиеся газы начинают сильнее раскручивать крыльчатку вместе с валом. Внутри впускного коллектора формируется давление. Оно способствует запуску воздушного потока в камеру сгорания ДВС.
Далее скорость оборотов турбинного колеса еще больше возрастает, выхлопа становится слишком много. Актуатор открывает заслонку обходного клапана, чтобы вывести лишние отработанные газы.
Вакуумный тип регулятора срабатывает, когда на мембрану начинает воздействовать избыточное давление. Пружина внутри корпуса актуатора сжимается, что приводит в движение подпружиненный шток и открывает перепускной канал.
В электронных модификациях специальные датчики собирают информацию о расходе воздуха, детонации, давлении в выпускном коллекторе. Собранные данные отправляются в ЭБУ, откуда актуатор и получает команду открыть электромагнитную заслонку. Закрывается клапан только, когда раскрутился воздушный насос.
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. Самостоятельно такой тип клапана проверить довольно просто:
- 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.
Ремонт и регулировка актуатора турбины
Работоспособность актуатора проверить самостоятельно может каждый автовладелец, а вот с его ремонтом в кустарных условиях не все так просто. Не у всех автолюбителей имеется необходимое оборудование под рукой, поэтому часто узел меняется полностью на новый.
Замена манжеты актуатора
Со временем любая мембрана изнашивается. Починке запчасть не подлежит, ее необходимо полностью менять. Перед установкой новой манжеты следует обезжирить поверхности. После этого деталь с помощью специального клея наклеивают на корпус. Между колпачками нужно создать зазор.
Сама мембрана крепится посредством клея. По всей окружности актуатор завальцовывают. Далее механизм настраивают и выполняют проверку.
Ремонт обрыва штока
Чтобы проверить шток, его нужно попробовать переместить относительно корпуса. Если он болтается и без усилия входит и выходит, значит произошел его отрыв от рабочей тарелки. Самостоятельно вряд ли получится выполнить ремонт, так как деталь нужно будет растачивать на токарном станке.
Алгоритм починки обрыва штока:
- На корпусе делают метку и развальцовывают его на 2 части.
- Срезают старое крепление тарелки со штока.
- На токарном станке подготавливают новое посадочное место для крепления.
- Монтируют рабочую тарелку, расклепывая через шайбу.
- Закрепляют тарелку на штоке.
- Шток с тарелкой устанавливают в актуатор.
- Прикрепляют мембрану.
- Устанавливают верхнюю часть корпуса по подготовленным заранее меткам.
В конце корпус следует завальцевать, проверить герметичность собранного актуатора и выполнить его регулировку.
Настройка клапана управления
После ремонта обязательно должна выполняться проверка и последующая регулировка актуатора. Без правильной настройки может ощущаться недодув, а также дрожание системы турбонаддува, появляющееся во время остановки двигателя или перегазовки на нейтрали.
Самый простой и доступный способ регулировки – установка новой более упругой пружины. До срабатывания клапана она увеличит давление.
Действенным методом является монтаж буст-контроллера. Он меняет фактическое значение давления, самостоятельно выпуская некоторую часть воздуха. Такое устройство способно уменьшить нагрузку на сам актуатор.
Настроить узел поможет также настройка конца регулятора. Чтобы сократить тягу и обеспечить более плотное прилегание заслонки его следует подтянуть. Если он послаблен, то тяга будет удлиненной и крыльчатка из-за этого долго раскручивается.
После регулировки актуатора выполняют проверку, чтобы убедиться в работоспособности узла. Для этого запускают турбомотор и слушают, как он работает на разных оборотах. При этом свиста или других посторонних звуков не должно быть.
Чистка клапана управления турбиной
Иногда актуатор перестает работать по причине засорения. В камере механизма создается вакуум, нарушение герметичности корпуса провоцирует подсос воздуха. В корпус засасывает частички масла, пыль и влагу. Затягивает мусор внутрь и через втулку штока.
При засорении обязательно нужно почистить актуатор. Иначе мелкий мусор разрушит мембрану, а влага спровоцирует развитие коррозии корпуса. Постепенно ржавчина «съест» и пружину.
В сервисе чистку производят после полной проверки и разборки актуатора. Шток, корпус и рабочую тарелку очищают механическим способом. Также выполняется продувка комплектующих сжатым воздухом. В завершении элементы клапана помещают в ультразвуковую ванну. Далее производится сборка, проверка и установка агрегата на турбину.