Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое актуатор в дизельном двигателе

Современные двигатели часто оборудуются системами турбонаддува повышенного давления. В их состав входят компрессоры, оснащенные специальным клапаном управления турбиной. Данное устройство имеет несколько названий: актуатор, вестгейт, вакуумный регулятор и пр.

Вакуумный регулятор турбины – основное назначение

Цель создания и установки данного узла – защита колеса турбокомпрессора от возможных разрушений при работе мотора на повышенных оборотах. При возрастании количества оборотов коленвала двигателя повышается давление отработанных газов на лопасти турбины. Под воздействием мощного напора выхлопа срабатывает клапан Wastegate, при этом газы вынуждены идти в обход рабочего колеса турбины.

Благодаря использованию турбокомпрессоров, оснащенных вакуумным регулятором, вероятность возникновения нежелательного эффекта «турбоямы» сведена к минимуму.

Разновидности вакуумных регуляторов

Существует два вида систем турбонаддува:

  1. Низкого давления (0,2 бар).
  2. Высокого (0,82 бар).

Сравнительно маломощные турбины низкого давления работают без вестгейта. Яркий пример: 3-х литровый двигатель Saab 95 V6 Turbo оборудован турбиной низкого давления Garrett. При ее работе используются выхлопные газы, вырабатываемые не всеми шестью цилиндрами мотора, а только тремя. В этом случае даже при высоких оборотах двигателя турбонагнетатель не развивает максимальные обороты, соответственно давление наддува – низкое.

Принцип действия электронно управляемой заслонки в турбинах высокого давления

При воздействии на педаль акселератора в турбокомпрессоре срабатывает электромагнитная заслонка с электронным управлением ЭБУ. На основании информации, поступающей с многочисленных датчиков, клапан получает соответствующий сигнал «открыть/закрыть». Такая турбина сразу использует нужное количество газов, чтобы увеличить подачу кислорода в цилиндры для обогащения топливных смесей. Клапан возвращается в прежнее положение только после раскрутки воздушного насоса. Турбины высокого давления обеспечивают максимальный момент вращения двигателя в 310 Нм при количестве оборотов в минуту – 2100.

В отличие от актуаторов, работающих под электронным управляющим воздействием, механические вестгейты открываются в результате прямого воздействия избыточного давления наддува.

История развития клапанов управления турбиной

В 1975 году всемирно известная фирма Porche начала устанавливать на автомобильные двигатели турбонаддув с клапаном подъемного типа. Когда мотор работал в режиме пониженных оборотов, вакуумный регулятор был закрыт, по мере ускорения вращения коленчатого вала давление возрастало, клапан автоматически поднимался.

Конструкции в виде поворотной заслонки были внедрены в начале 80-х годов прошлого столетия популярной шведской компанией Saab, выпускавшей линейку турбированных автомобилей.

Начиная с 1985 года Porche начала применять так называемый Overboots. Когда водитель резко нажимает на газ, актуатор нового поколения не допускает перегрузок, возникающих в результате повышенного давления отработавших газов.

Современные вакуум-турбины оснащены клапанами Wastegate, вмонтированными непосредственно в корпус. В зависимости от предпочтений заводов производителей, встроенные вестгейты встречаются как с поворотной заслонкой (компания Garrett), так и с подъемным клапаном (фирма ККК).

Как это устроено

Турбина, а правильнее всего называть ее турбокомпрессором, по праву считается сердцем системы турбонаддува. В такой системе может использоваться и механический или электрический нагнетатель, однако в данном материале мы будет говорить именно о турбокомпрессорах. Начнем с простого. Что нужно для работы двигателя? Атмосферный воздух, топливо и искра. Топливо и воздух соединяются в т.н. топливовоздушную смесь, которая зажигается искрой и при сгорании выделяет большой объем горячих газов, которые толкают поршень. Поршень совершает возвратно-поступательные движения, а если говорить проще, то движется по прямой. Благодаря коленвалу такое движение преобразуется в движение вращательное , которое через цепочку механизмов передается ведущим колесам. Повышая мощностные показатели двигателей, инженеры столкнулись со следующим:

  • Идея: повысить объем сгораемого топлива. Ожидаемый результат: повышение мощности двигателя при умеренном повышении его размеров и веса;
  • Реальный результат: новые двигатели стали настолько тяжелыми, что рост реальных мощностных показателей авто оказался нелинейным – мощность придется повышать дальше;
  • Побочная проблема: существенное повышение расхода горючего при не столь впечатляющем росте мощности.
Читать еще:  Давление масло в двигателе ниже нормы

Нефтяные кризисы поставили крест на идеях создания емких двигателей с высокими мощностными показателями. Некогда копеечное горючее теперь стоило немалых денег. Водители из США, где традиционно создавались авто с крупнолитражными двигателями, стали обращать внимание на японские и европейские малолитражки с высокой топливной экономичностью . Тогда же стало ясно, что от двигателя требуется в первую очередь эффективность, а не большие объемы. Четырнадцать долей на одну – знакомо ли вам это соотношение? На 14 объемных частей атм. воздуха должна приходиться всего 1 доля топлива, чтобы топливовоздушная смесь сгорела полностью и выделила максимум теплоты.

Проблему «накачки» больших объем воздуха в цилиндры решили еще в первой половине минувшего века. Тогда автомобилестроители предложили оснастить транспорт механическим нагнетателем (компрессором). Они позволяли быстро «готовить» большие объемы топливовоздушной смеси для мощных двигателей. Простое и эффективное решение. Но сами нагнетатели обладали рядом недостатков. Массивные, шумные и не слишком надежные, они скорее раздражали автолюбителей. Со временем их практически полностью вытеснили турбокомпрессоры. Теперь механическими компрессорами оснащают некоторые виды спортивного транспорта. В новых агрегатах для нагнетания атмосферного воздуха используется не энергия двигателя напрямую, а энергия отработавших газов, которые он попросту выбрасывает через выхлопную систему. Турбины относительно просты в обслуживании, они надежные и не слишком шумные. Это компенсирует проблему среднего КПД.

Можно ли ездить на неисправной турбине?

В большинстве современных автомобилей предусмотрены турбонагнетатели. Они значительно увеличивают мощность двигателя без лишних расходов топлива. Но что делать, если турбина вышла из строя? Ездить на авто можно, но насколько это безопасно? Ответим на эти вопросы.

Почему лучше не ездить со сломанной турбиной

Есть несколько причин, из-за которых лучше не рисковать и не садиться за руль, если турбонагнетатель вышел из строя:

  1. Значительный расход топлива. Если его подача не контролируется электронными системами, расход может увеличиться в 2 раза (особенно на дизельных двигателях).
  2. Неполное сгорание топлива. Часть смеси будет попадать в выхлопную систему, что грозит поломкой катализатора и сажевого фильтра (у дизелей).
  3. Если сломанная турбина не извлечена, продолжится износ вала и втулки. Значительно увеличится расход масла. Если не следить за его расходом, это негативно отразится на двигателе.
  4. Есть риск возникновения нагара на поршнях или кольцах мотора, негативного воздействия на форсунки.

Общий вывод: хоть автомобиль может продолжать ездить без турбины, лучше этого не делать. Процесс сопряжен с большим количеством рисков. Результат всегда один — увеличенные затраты на топливо, обслуживание и ремонт турбины.

Почему ломается турбина?

Есть как минимум три источника неисправности. Первый — провальные уплотнения или трещины. Из-за трещин часть воздуха, вытесняемого турбокомпрессором в цилиндры, теряется. Это ведет к перегрузкам турбины и, как следствие — к неисправностям.

Второй источник — длительная эксплуатация и естественный износ. Турбина подготовлена к длительной эксплуатации, но вечных агрегатов не бывает. У каждого турбонагнетателя — свой лимит пробега, после чего нужно проводить обслуживание или замену.

Читать еще:  Ваз 2110 глохнет при запуске холодного двигателя

Третий источник — углеродные образования. Несвоевременная замена масла приводит к увеличению отложений в турбине. Даже малое количество загрязнений может стать причиной поломки агрегата.

Что делать, чтобы турбина не ломалась?

Конечно, активная езда рано или поздно приведет к необходимости менять или ремонтировать турбонагнетатель. Но есть несколько правил, которые помогают увеличить эксплуатационный ресурс агрегата:

  • охлаждение турбины после длительной быстрой езды. Для этого достаточно дать мотору поработать до 3 минут на «холостом ходу»;
  • отказ от резкого ускорения после длительной неподвижности. Например, долго простояв в пробке, лучше не разгоняться: мотор и турбокомпрессор и без того нагреты до предела;
  • своевременная проверка температуры масла, антифриза. Замена масла без задержек. Полноценное обслуживание двигателя.
Если турбина сломалась

Лучше без промедления обратиться в СТО с заводскими условиями обслуживания и восстановления турбокомпрессора. В таком случае гарантируется квалифицированная диагностика, чистка, ремонт турбины, а также балансировка и испытания. За оптимальную цену турбина будет восстановлена до первоначальных характеристик.

Передовые технологии: Электрический актуатор (распределительный клапан)

Акцентируя внимание на термине «технологии нового поколения», не стоит упускать из виду тот факт, что мы совершенно не обязательно говорим о новых технологиях, но также можем иметь ввиду улучшения и усовершенствования уже существующих, порой весьма простых технологий. Яркий примером этого является электрический распределительный клапан (актуатор) турбокомпрессора.

Концепция актуатора почти столь же стара, как и сам турбонаддув. Фактически, некоторые из первых авиационных двигателей в 1940-х годах оснащались актуатором с электроуправлением, например, Wright R-1820 на Боинге B-17 «Flying Fortress». Поскольку это было во времена до появления компьютеров, они были полностью аналоговые, а пилот имел доступ прямо из кабины к выбору разных уровней наддува.

Первые серийные автомобили, оснащенные турбонаддувом, уже имели распределительный клапан, это были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, оба выпущенные в 1962-м. Затем, вплоть до 70-х гг., легковые авто не оснащались турбокомпрессорами, а в 80-х гг. появилась высокомощная тяжелая техника, которой просто необходимы были турбины с распределительными клапанами.

Большинство самых первых актуаторов использовали тарельчатый клапан (пропускали газы только в одном направлении), и компания Cummins Turbo Technologies разработала такой дизайн, хотя в итоге планировалось разработать откидной клапан, который удаленно активировался бы горячим воздухом из турбины. Holset WH1C был первым турбокомпрессором с актуатором, который устанавливался на двигатели Cummins и Paccar в США в 1980-е годы.

Турбокомпрессор с актуатором

Распределительный клапан в турбокомпрессоре обеспечивает простой, но эффективный способ управления скоростью наддува и давлением, улучшая возможности наддува на низких оборотах двигателя. Такой турбокомпрессор использует относительно небольшую турбину, чтобы обеспечить хорошую мощность при низких оборотах двигателя, но скорость турбонагнетателя при этом регулируется до безопасного уровня перепускным клапаном. Когда желаемое давление наддува достигнуто, перепускной клапан открывается, чтобы пустить часть выхлопных газов в обход колеса турбины и выводить их непосредственно в выхлопную трубу. Это контролирует скорость турбины, поэтому турбонагнетатель может обеспечить более высокое давление наддува, даже когда двигатель работает на низких оборотах. Такая система предлагает экономически эффективное, надежное и долговечное решение для двигателей небольшой и средней мощности.

Читать еще:  Включение противотуманных фар при запуске двигателя автомобиля

Для удовлетворения современных инженерных задач компания Cummins Turbo Technologies разработала продвинутый турбокомпрессор с актуатором, который приводится в действие электрически — решение, которое способно улучшить экономию топлива и эффективность современного дизельного двигателя!

Электрический привод

Электрический актуатор дает более точный контроль потока воздуха через клапан, чем пневматически управляемым распределительный клапан. Он обеспечивает полный контроль над всем диапазоном нагрузки и скорости, обеспечивает тонкую настройку соотношения топлива, воздуха и температуры на выходе турбины. Это позволяет оптимизировать выбросы и расход топлива в сочетании с управлением системы обработки отработавших газов. Достоинства электроактуаторов в сочетании с соответствующими датчиками позволяют электронному блоку управления (ECU) контролировать скорость турбонагнетателя, максимизировать крутящий момент и, следовательно, максимально повысить производительность автомобиля.

Технология электрического актуатора, разработанная компанией Cummins Turbo Technologies, подходит для двигателей маленькой и большой мощности (от 3 до 16 литров), она была разработана для повышения эффективности использования топлива в современном дизельном двигателе. Актуатор помогает улучшить характеристики двигателя, экономить топливо и контролировать выбросы благодаря точному контролю и скорости реагирования. Турбокомпрессор предлагает два решения для электрического актуатора, оба — с клапанами обратной связи, для различных применений:

  • для тяжелых условий эксплуатации компания предлагает надежный долговечный вариант, включающий мощную «умную» турбину с установленным актуатором (бесщеточный двигатель) для максимальной прочности, с водным охлаждением для устойчивости к суровым тепловым средам, и с CAN-коммуникациями для взаимодействия с новейшей технологией управления двигателем;
  • для простых условий Cummins Turbo Technologies предлагает надежное, но экономически эффективное пассивное решение, включающее щеточный двигатель последнего поколения в сочетании с многоступенчатой коробкой передач и возможностью обратного хода. В сборе идет компрессор, чтобы минимизировать тепловое воздействие.

Эти актуаторы используются в сочетании с перепускным клапаном и соединительным механизмом, разработанными с использованием новейшей системы оценки износа и измерения для того, чтобы они соответствовали долговечности самих актуаторов и отвечали требованиям рабочего цикла. Электрический актуатор помогает повысить производительность и снизить выбросы для соответствия жестким условиям рынка, все это — благодаря быстрой реакции и точному управлению на всех участках выработки мощности двигателя.

Запатентованная технология двойного перепускного клапана

Cummins Turbo Technologies также предлагает электроактуатор с системной двойного порта, что позволяет газам проходить в обход колеса турбины по парным спиралям с двух входных корпусов. Эта запатентованная технология двойного порта актуатора использует конструкцию головки со стрелкой, которая дает большую прочность и надежность благодаря хорошей герметизации, когда клапан закрыт. Она приносит пользу и при снижении мощности и скорости оборотов двигателя, поскольку двойные порты требуются для достижения мощного потока по двум спиральным корпусам турбин и позволяют оптимизировать обработку отработанных газов для контроля за выбросами.

Новаторская технология двойного порта распределительного клапана — эксклюзивная разработка компании Cummins Turbo Technologies. Ее придумали в собственном Техническом Центре компании совместно со специалистами завода в Хаддерсфилде, Великобритания. Это первая разработка компании Cummins Turbo Technologies из набора технологий следующего поколения (стандарт Euro6 и EPA 13), которая перешла в стадию полевых испытаний. В настоящее время компания работает вместе с крупными разработчиками OEM-продуктов, чтобы стать на шаг ближе к производству товаров по этой передовой технологии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector