Актуатор турбины что это

Принцип и отличия работы электронного, пневматического и вакуумного актуаторов

Турбина автомобиля нуждается в защите от возможных перегрузок при работе двигателя на повышенных оборотах. С этой целью в конструкцию турбонаддува включено специальное устройство – 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. Если Ваш автомобиль «не едет», имеет потерю мощности, едет рывками, возможно причина в актуаторе турбины.

Актуаторы в турбинах бывают нескольких видов.

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. Как и все сложные устройства, электронный актуатор турбины иногда выходит из строя. Причиной поломки становятся неисправности самой турбины: износ подшипников, закоксовывание изменяемой геометрии турбины, обрыв ротора, попадание посторонних частиц внутрь турбины. Это приводит к тому, что электромотор прилагает большие усилия, чтобы сдвинуть геометрию, при этом изнашиваются и ломаются пластиковые шестерни и сам электромотор.

Вакуумные актуаторы выходят из строя реже чем электронные. Причинами являются элементарное старение пружины и мембраны, износ соединения штока с клапаном вестгейта. Другие причины, это внешние воздействия, попадание масла, песка, воды. Чаще всего вакуумный актуатор меняют на новый, отремонтировать возможно, но есть сложности с поиском запчастей.

Мастера по ремонту турбин завода КТСервис, входящий в группу компаний ТЕХПРОМ, обладают всем необходимым инструментарием, запчастями (являемся официальными дистрибьюторами KODE и E&E), технологиями, необходимыми для ремонта турбокомпрессора и настройки актуатора. Ремонт обойдётся минимум в два, три раза дешевле, чем покупка нового агрегата. На практике встречаются турбокомпрессоры, оснащенные актуаторами, которые не продаются, как отдельная запчасть. Тогда ремонт становится просто спасением для наших клиентов. Кроме того, очень важно правильно настроить актуатор после ремонта и установки на турбокомпрессор. В КТСервис есть специализированный стенд СИМАТ для настройки изменяемых геометрий и клапанов байпаса TurboTest Expert — аддаптивная настройка турбины, измерение производительности и коэффициента наддува, имитирующий работу двигателя, что позволяет настроить турбину близко к заводским настройкам. Без соответствующих настроек турбина не будет работать корректно. Настройка турбокомпрессора вместе с актуатором производится только после произведенного ремонта. При выборе сервиса по ремонту турбокомпрессора всегда обращайте внимание как будет производится итоговая настройка агрегата, «на коленке», чем, к сожалению, грешат некоторые недобросовестные сервисы, или на профессиональном оборудовании. Этот, казалось бы, небольшой нюанс может в последствии доставить вам «головную боль» или позволит вашему железному коню служить вам ещё долгое время без нареканий!

Почему актуатор — мозг турбокомпрессора и как он работает

Турбомоторы сегодня становятся всё популярнее, а значит, самое время поговорить о том, как работает турбонаддув и что такое актуаторы турбин, которые по праву называют мозгом турбокомпрессора. И заодно разобраться, можно и нужно ли ремонтировать актуаторы.

Как придумали нагнетать воздух в ДВС

По мере прогресса двигателей внутреннего сгорания инженеры задались вопросом: как, не нарушая стехиометрическое соотношение топливовоздушной смеси, сжечь одномоментно больше топлива, чтобы увеличить тем самым крутящий момент двигателя без увеличения его рабочего объёма? И сформулировали ответ: нужно подать в цилиндры двигателя больше воздуха путём повышения его плотности.

Первоначально в автомобильных ДВС для этого использовали объёмные нагнетатели конструкции братьев Рутс. Принцип работы объемного нагнетателя, или компрессора, очень прост: приводящиеся от коленвала двигателя посредством ремня или зубчатой передачи роторы «зачерпывают» окружающий воздух и под избыточным давлением подают его в цилиндры мотора.

Главный недостаток такого нагнетателя — энергозатратный механический привод и как следствие — существенная потеря мощности двигателя и увеличение расхода топлива.

Первыми серийными автомобилями с компрессорами стали Mercedes 10/40/65 hp (на фото) и Mercedes 6/25/40 hp (оба 1921–1924 гг.). Источник: János Tamás / Wikimedia Commons

Альтернативу в 1911 году предложил швейцарец Альфред Бюхи, запатентовав конструкцию нагнетателя, приводимого в действие выхлопными газами двигателя, то есть не использующего механический привод. Согласно патенту, это устройство позволяло увеличить мощность двигателя на 120%. Так было положено начало эпохи турбокомпрессоров.

Впрочем, поначалу они применялись в основном на судах и самолётах, но не в легковых автомобилях, так как из-за массивности тогдашним турбинам на низких оборотах не хватало потока отработавших газов, чтобы раскрутить тяжелую крыльчатку до требуемой скорости. Помимо этого, возникала задержка в срабатывании турбины на переменных режимах работы двигателя (т. н. турболаг).

Постепенно эти проблемы решили. Первыми серийными автомобилями с турбомотором стали Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza Spyder, выпущенные в 1962 году. В семидесятые, вслед за успехом наддува в Формуле 1, а также мировым нефтяным кризисом, последовал Porsche 911/930 с первой в мире турбиной типа Twin Scroll — с двумя радиальными каналами для поступающих к турбине выхлопных газов. Такое решение позволило снизить эффект турбоямы — отсутствия прилива тяги на низких оборотах.

Турбина типа Twin Scroll в разрезе. Фото: DmitryKo / Wikimedia Commons

В 1978 году появился первый легковой автомобиль с турбированным дизельным двигателем — Mercedes-Benz 300 SD. А в следующие десятилетия технология турбонаддува стала по-настоящему массовой, позволив создавать менее объемные, более мощные и одновременно более экономичные двигатели, выбрасывающие в атмосферу меньше вредных веществ. Системы турбонаддува эволюционировали, став надежнее и компактнее, был заметно уменьшен инерционный фактор.

В конструкции турбодизелей массовое распространение получили турбокомпрессоры с изменяемой геометрией проточной части турбины (иначе говоря, с регулируемым сопловым аппаратом, он же РСА), также известные как турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, — о них ниже.

Как работает турбокомпрессор

Конструктивно турбокомпрессор состоит из турбины, лопатки которой раскручиваются потоком выхлопных газов, и размещенного с ней на едином валу центробежного компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры. Поток воздуха всасывается в осевом направлении, разгоняется до огромной скорости, после чего через спиральную улитку диффузора вытесняется в радиальном направлении.

Турбокомпрессор в разрезе: слева «горячая» турбинная часть, справа — «холодная» компрессорная. Источник: Quentin Schwinn (NASA) / Wikimedia Commons

В системах наддува турбокомпрессорами с изменяемой геометрией предусмотрена возможность изменения величины сечения канала для отработавших газов, а также угла их входа на турбинное колесо. Это нужно, чтобы регулировать скорость вращения компрессора и защищать, прежде всего на высоких оборотах, как двигатель, так и сам турбокомпрессор от избыточной нагрузки.

Для этого на входе в турбину размещен механизм, состоящий из синхронно поворачивающихся лопаток (обозначен цифрой 1). Источник: Ton1 / Wikimedia Commons

Механизм РСА приводится в действие актуатором — пневматическим или сервоприводом — по командам блока управления двигателем, который следит, чтобы на всех режимах движения турбокомпрессор работал оптимально.

Таким образом, именно актуаторы — главные защитники турбины и двигателя.

Что такое актуатор и почему он — мозг турбины

Существует несколько основных типов актуаторов. Большинство современных относятся к числу электронно управляемых. Они не только работают как ограничители предельного давления, но могут гибко регулировать оптимальное давление в режимах частичной нагрузки. Для этого используются показания с различных датчиков, контролирующих работу двигателя. Электронные актуаторы также помогают реализовать кратковременный «передув», или «овербуст», в режиме интенсивного ускорения.

Электронный актуатор состоит из сервопривода с редуктором и датчиком положения, а также платы программатора, совмещенной с крышкой блока. Источник: Сергей Самохин / АБС-Авто

В конструкции современного актуатора есть сервопривод с редуктором и датчиком положения и так называемый программатор — «мозг» устройства. Такая сложная конструкция позволяет актуаторам молниеносно реагировать на команды ЭБУ двигателя, гибко регулируя работу турбокомпрессора, обеспечивая точное дозирование подаваемого в цилиндры двигателя воздуха и гарантируя соблюдение строгих экологических норм.

Чинить или заменять?

Повреждения механизма РСА, возникающие в ходе эксплуатации автомобиля, могут спровоцировать повреждение и самого актуатора. В числе таких причин — закисание рычага, коксование или иное повреждение соплового аппарата твердыми частицами. Это приводит к механическому повреждению редуктора сервопривода, в червячном механизме которого используются пластиковые шестерни. Подклинивание шестерней увеличивает потребляемый ток, в результате возможно повреждение электромотора и программатора. Подобные проблемы вызывают некорректную работу компонентов турбины и проявляются в виде ошибок, рывков при движении и перехода двигателя в аварийный режим.

Чаще всего при возникновении подобных проблем турбокомпрессор заменяется в сборе. А это недешевое удовольствие. К тому же автомобиль надолго «зависает» в сервисе, что накладно как для клиента, так и для СТО — ведь за это время можно было бы обслужить несколько других автомобилей.

Решение здесь — замена актуатора, что гораздо менее затратно для автовладельца, чем покупка нового турбокомпрессора в сборе. А с точки зрения СТО, замена актуатора даёт возможность увеличить количество обслуживаемых автомобилей в единицу времени.

Износ компонентов актуатора. Слева — выкрашивание и истирание пластиковых шестеренок редуктора — результат повышенного усилия на перемещение лопастей механизма РСА. На правом снимке слева вы видите изношенную плату программатора, на которой есть следы воздействия термических нагрузок, выраженные в изменении цвета и локальном обугливании. Справа — новая плата. Источник: Сергей Самохин / АБС-Авто

Можно ли починить изношенный актуатор? В интернете вы найдете множество примеров ремонта, в том числе, и тут, на DRIVE2. За примерами далеко ходить не надо: драйвовчане мучались с актуаторами тут, тут, еще тут, вот тут, здесь и с более профессиональным подходом — тут. Умельцы вскрывают корпус, меняют шестеренки на неоригинальные, пропаивают дорожки… К сожалению, чаще всего при таком ремонте без внимания остаются прочие компоненты этого сложного электромеханического устройства — прокладочные кольца, детали червячной и цилиндрической передачи, игольчатые подшипники и их уплотнения, упорные шайбы, выходной кривошип и шатун и так далее. Повторная калибровка актуатора также может не соответствовать заводской спецификации, что вызовет повышенный расход топлива и увеличение вредных выбросов. Таким образом, любой подобный ремонт будет давать лишь кратковременный эффект, который рано или поздно приведет к замене турбокомпрессора в сборе.

Оригинальное дилерское диагностическое оборудование (слева) обладает большими возможностями для диагностики актуаторов по сравнению с «мультибрендовой» техникой (справа). Источник: Сергей Самохин / АБС-Авто

Вот почему оптимальный путь — замена актуатора турбины на новый, причём, учитывая высокую сложность и важность устройства, от крупного и известного производителя.

Производить замену актуатора рекомендуется после диагностики самой турбины на предмет различных дефектов.

На что заменять?

Большое количество современных двигателей различных производителей уже на заводе комплектуется актуаторами Hella независимо от производителя самой турбины — а ими могут быть BorgWarner, Honeywell, MHI, IHI-CSI. Hella производит актуаторы различного типа уже с 1999 года и является лидирующим европейским поставщиком данной продукции. На настоящий момент выпущено свыше 10 миллионов актуаторов Hella. Теперь их можно купить у официальных дилеров Hella.

Актуаторы турбокомпрессоров Hella. Источник: Hella

Среди распространенных в России серий турбомоторов, изначально комплектуемых актуаторами Hella, отметим следующие модификации:
— BMW: B47 TOP Long BG3.3 LP GTD2, N57 TüTL R2S, N47 TUE OL, B47OL D EU-VI, N47 D20 T1, N47 C16, N57 TU, N47C20 IHI;
— Nissan: X61B, YD25DDTi, X81C;
— Hyundai / KIA: R2.2L EU5, D4HB;
— Ford / PSA: Puma 2.2, LYNX C1;
— Audi: W36 EMC CyRc;
— MB: OM642.

То есть, если говорить о наиболее популярных моделях, это Peugeot Boxer, Citroёn Jumper, Ford Transit Custom, BMW 1, 3, 5 серии и X3, Nissan Navara (Frontier) и Pathfinder, Hyundai Santa Fe, Kia Sorento.

Для правильной идентификации актуатора с соответствующей вашему двигателю заводской калибровкой необходимо проверить маркировку (как показано у пользователя Yuriy39region ):

На верхней плоскости актуатора указан 6-значный идентификационный номер модели (1) и номер заводской детали Hella (2). Источник: Yuriy39region / DRIVE2 На боковой панели корпуса актуатора указан код коробки передач — литера G и цифровой код (4). Источник: Yuriy39region / DRIVE2

Надеемся, этот материал был для вас полезен. Наши технические специалисты с удовольствием ответят на все ваши вопросы в комментариях!

Актуатор турбины дизельного двигателя: устройство, принцип работы и настройка

Каждый автовладелец стремится сделать свою машину более динамичной и одновременно надежной. Как показывает практика, самый популярный способ тюнинга авто для улучшения эксплуатационных характеристик – установка турбины. Турбокомпрессор дизельного двигателя способна существенно улучшить производительного силового агрегата, но только при условии правильной настройки и эксплуатации. Особой популярностью пользуются турбины высокого давления. От традиционных аналогов они отличаются наличием клапана (актуатора). Его основная функция – справляться с избыточным давлением отработанных газов, которые образуются при работе двигателя на высоких оборотах.

В лексиконе механиков актуатор часто называют вакуумным регулятором или вестгейтом. Это одно и то же понятие, деталь, защищающая турбокомпрессор от перегрузок при нажатии педали газа. В процессе работы актуатор часто выходит из строя, поэтому для эффективной и безопасности эксплуатации авто с турбомотором нужно заменить изношенную деталь или произвести ремонт. Еще один важный момент – правильная регулировка актуатора, ведь от корректности настроек зависит производительность турбины и срок ее эксплуатации.

Принцип работы и устройство актуатора

Как отмечалось ранее, исправный клапан способен снижать давление выхлопных газов при работе силового агрегата на предельных оборотах. Для этого он монтируется в выпускной коллектор авто до турбины. Если мотор начинает работать на предельных оборотах, возрастает давление газов, клапан стремится пустить газы в обход колеса турбокомпрессора. В момент открытия актуатора через него выходят отработанные газы, а внутрь попадает больше воздуха, что способствует быстрому разгону нагнетателя.

Неисправности актуатора и их признаки

Специалисты выделяют три группы причин, способствующих износу клапана:

Выход из строя электронных компонентов системы, которые регулируют его открытие и закрытие в момент изменения оборотов двигателя.
Износ зубьев шестерен приводы, что сказывается на открытии и закрытии актуатора.
Выход из строя электромотора, который отвечает за слаженность работы створки клапана. В результате система не может функционировать должным образом.

Важно! Любая из перечисленных неисправностей устраняется только в условиях сертифицированного сервисного центра. Чтобы понять, почему не работает актуатор, нужно найти и локализовать первичную причину, что делается с помощью специальных тестеров. Такое оборудование присутствует только в специализированных автомастерских, поэтому найти и устранить причину самостоятельно у вас не получится. В некоторых случаях клапан турбины проще заменить, чем ремонтировать. Так делают, если износились манжеты, маслосъемные колпачки и другие комплектующие, которые не подлежат замене. Специалисты сервиса снимают актуатор с турбины и заменяют его на новый.

Регулировка и настройка

После замены изношенного клапана нужно произвести корректную настройку. Практика показывает, что неправильная регулировка актуатора приводит к тому, что при перегазовке двигателя работа турбины будет сопровождаться постоянным дрожанием. Признак неправильной настройки – недостаточный наддув даже на высоких оборотах мотора. Такое может происходить и по причине недостаточной герметичности системы, поэтому лучше доверить этот этап специалистам.

В специализированных автосервисах настройка актуатора дизеля осуществляется тремя способами:

Замена пружины. Самая простая методика, основанная на установке более прочной и упругой детали, которая способна значительно увеличивать давление. Установка пружины из более мягкого материала дает обратный эффект – давление снижается. Таким образом достигается желаемый показатель.
Регулировка конца. За счет ослабления конца актуатора можно удлинить тягу клапана, за счет затягивания – сократить. Сокращение тяги приводит к тому, что для открытия заслонки приходится прилагать гораздо большие усилия, соответственно – крыльчатка раскручивается гораздо быстрее.
Установка буст-контроллеров. Механизм устанавливается до клапана и способен отрегулировать давление до нужных параметров. Контроллер самостоятельно выпускает часть излишнего давления, снижая нагрузку на актуатор и делая его работу более плодотворной.

Преимущества обслуживания у нас

Специалисты сервисного центра «Дизель-Мастер» готовы выполнить ремонт, замену или регулировку актуатора турбины дизельного двигателя в сжатые сроки. Все ремонтные или сервисные работы производятся в течение 1 дня с момента обращения. Для того чтобы гарантировать качество, мы пользуемся только сертифицированным оборудованием и оригинальными деталями от производителями. Опыт специалистов, наличие современных диагностических стендов, продуманные условия сервиса делают сотрудничество с нами приятным и эффективным! Оставьте заявку или обсудите интересующий вопрос с консультантами, и мы поможем записаться на диагностику в максимально удобное время!

Актуатор турбины: принцип работы и настройка

aktuator turbiny

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.

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:

Далее крайне важно обезжирить поверхности, чтобы они плотно скрепились друг с другом;
После этого, используя герметичный клей, нужно наклеить новую манжету на корпус с двумя колпачками;
Для создания необходимого вакуума между колпачками создается зазор, вместе с тем обеспечивается дополнительная смазка;
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 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:

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.