Для чего нужен клапан вестгейт (7 видео)

Вестгейт (анг. Wastegate – «дверь для мусора») — регулировочный клапан, который направляет отработанные выхлопные газы мимо турбинной части турбонагнетателя для ограничения оборотов ротора турбокомпрессора, а следовательно регулирования максимального давления, создаваемого компрессорной частью.

Вестгейт — неотъемлемая конструктивная особенность любой турбированной машины

Содержание

Принцип работы
Рассмотрим подробнее
Как же контролировать это давление
Регулировка тяги вестгейта
Внешний регулировочный клапан
Что «пшикает» в спортивных машинах? Изучаем блоу-офф, байпас и вестгейт
Признаки неисправности актуатора турбины
Что такое вестгейт?
Признаки неисправности актуатора турбокомпрессора
Как произвести проверку вестгейта?
Когда нужен ремонт агрегата?
🔍 Видео

Видео:Актуатор, вестгейт, скример наружу. Как работают системы управления бустом.Скачать

Принцип работы

При достижении определённого давления во впускном коллекторе, регулировочный клапан (вестгейт) начинает открываться, пропуская часть выхлопных газов мимо «горячей» крыльчатки турбины.

Избыточный объём газа либо попадает в выпускной тракт, минуя турбину, либо сбрасывается в атмосферу. Клапан открывается/закрывается актуатором, контролируемым давлением во впуске.

Актуатор управляется пневматически (давление на впуске подводится непосредственно к актуатору), либо (что реже) электроникой.

Видео:Принцип работы клапана вестгейта на примере турбонаддува двигателя Mercedes OM 651Скачать

Рассмотрим подробнее

Турбина вращается за счет выхлопных газов, которые проходя через лопасти крыльчатки, раскручивают ее. Вращающаяся крыльчатка (пропеллер), раскручивает колесо компрессора турбины, что и приводит к созданию давления во впускном коллекторе.

Уровень этого давления определяется количеством воздуха, проходящего через турбину. Количество и скорость выхлопных газов, зависят в свою очередь, от частоты вращения двигателя (об/мин), т.е. чем больще мощность на выходе — и больше об/мин совершает двигатель, тем больше выхлопных газов проходит через турбину, следовательно создается большее давление.

Допустим, вы едите достаточно быстро, выхлопного газа много, турбина создает все больше и больше давления, выхлопного газа становится еще больше, и вот, в конце концов, турбина не выдерживает давления и просто напросто «пробивается» газом, попутно приканчивая двигатель.

Видео:Как правильно отрегулировать обычный вестгейт на турбинеСкачать

Как же контролировать это давление

Поток выхлопных газов на крыльчатку турбины должен буть уменьшен т.е. выхлопные газы должно контролируемо уходить или до турбины или непосредственно из нее.

В стоковых машинах обычно практикуется внутренний перепускной клапан, т.е. выхлопные газы выводятся непосредственно из корпуса самой турбины.

Однако многие устанавливают внешний перепускной клапан до входа в турбину путем установки перекрестной трубы или замены части выпускного коллектора.

Внутренний перепускной клапан имеет большое отверстие, через которое выхлопной газ выходит из турбины. На пути отверстия есть специальная заслонка, которая закрывает это отверстие в момент работы турбины (когда набирается требуемое давление) — по-принципу действия это чем-то похоже на дверь.

И, как и дверь, заслонка имеет промежуточные положения — так называемой частичной открытости. Эта заслонка соединена с рычажком, который виден снаружи самой турбины.

Рычаг, в свою очередь, соединяется с рычагом активатора.Активатор — это пневматическое устройство, которое преобразует давление в линейное движение (как насос), используя диафрагму и пружину. Активатор приводит рычагом в действие заслонку, вплоть до ее полного открытия при давлении в 10-12 psi.

Как же получается большее давление при установке контроллеров наддува? (буст-контроллер)

Соленоид — это специальный прибор, который устанавливается перед активатором, и изменяет давление, поступающее на активатор, таким образом активатор как бы обманывается соленоидом и «видит» не реальное давление в системе, а то, которое ему «демонстрирует» соленоид.

Таким образом, если у вас давление до соленоида 13 psi, после него 10 psi, то перепускной клапан, если он активизируется при давлении в 12 psi, будет оставаться неактивным до 15 psi. (15-3=12), т. е. перепускной клапан откроется на давлении не менее 12 psi, хотя на самом деле будет уже 15 psi.

Соленоид делает это за счет использования рабочего цикла маленького механизма(зачастую это маленький игольчатый клапан с пружинкой). С изменением рабочего цикла, соленоид пропускает больше или меньше воздуха через себя. Соленоид управляется компьютером, который считывая давления отдает приказ увеличить или уменьшить наддув, путем открытия или закрытия перепускного клапана.

Читайте также: Зазоры клапанов avantis 250

Видео:Как работает актуатор турбины (клапан турбины).Скачать

Регулировка тяги вестгейта

Сам по себе рычаг свободно перемещается, качаясь на креплении. Если это не так, и он не двигается свободно, когда отсоединен от тяги регулировочного клапана, значит есть какая-то проблема и что-то ему мешает. Это нужно исправить.

Иногда рычаг двигается рывками, особенно при нагревании. Длина самой тяги активатора может варьироваться, таким образом регулируя степень открытости/закрытости вестгейта.

Затягивание конца будет укорачивать тягу регулировочного клапана, расслабление — удлинять ее. Если тяга короче, клапан более плотно закрыт, и активатору требуется большее давление чтобы открыть клапан.

Результат — большее давление, более быстрое раскручивание турбины, и перепускной клапан не открывается так сильно и так быстро. И наоборот при ослаблении тяги.

Если вы используете контроллер с обратной связью, который сам меряет и контролирует давление (это обычное дело для электронных контроллеров), то регулировка тяги перепускного клапана — не даст такого же эффекта, как она дает при отсутствии обратной связи.

Это происходит потому, что контроллер «принимает во внимание», произошедшие изменения, поэтому такая регулировка будет сказываться незначительно. Кроме того, хороший электронный контроллер держит перепускной клапан закрытым (давление на активаторе 0 psi), до тех пор пока не будет набран нужный уровень — таким образом набор давления происходит гораздо быстрее.

Видео:Вестгейт сжигает мотор, а скример вызывает Грету ТунбергСкачать

Внешний регулировочный клапан

Внешний регулировочный клапан (External Wastegate) — отдельное устройство, которое создано для работы отдельно от корпуса турбины. Хотя некоторые внешние регулировочные клапаны устанавливаются на корпус турбины — например Turbonetics.

Внешние регулировочные клапаны обычно рассчитаны на гораздо больший поток воздуха, чем внутренние. Большинство из них имеет двойной активатор, это способствует более быстрому открытию клапана и обеспечивает лучший контроль за раскручиваемостью турбины.

Если вы строите мощный автомобиль (500 л.с. и выше), то внешний регулировочный клапан (может и не один) — это единственно верный путь.

Выход от внешнего регулировочного клапана может направляться обратно в выхлоп или в атмосферу (правда это ОЧЕНЬ громко, можно поставить небольшую трубу с глушителем).

Кроме того, внешние клапаны могут иметь разные пружины, тем самым, заменив пружину на более упругую, вы можете задать минимальный уровень наддува, предположим, в 5 psi.

Видео:Клапан турбины (актуатор). Принцип работы. Что внутри?Скачать

Что «пшикает» в спортивных машинах? Изучаем блоу-офф, байпас и вестгейт

Данная статья подразумевает, что читатель уже имеет некоторое представление о работе турбонаддува. Если же такого представления пока нет – не беда! Не так давно мы обсуждали эту штуку во всех подробностях: как выглядит, зачем нужна и как работает. Кто ещё не видел – нажимаем сюда и читаем..

А теперь к героям нашего сегодняшнего обсуждения. Я уверен, все автолюбители хоть раз слышали характерный «пшик» при переключениях скоростей на спортивных автомобилях. Более того, на сайтах наших китайских друзей есть невероятное количество этих «приблуд» всех цветов и видов, предлагаемых за очень демократичные цены. И у неподготовленного любителя тюнинга может создаться впечатление, что пшикалки эти служат исключительно для привлечения на улицах впечатлительных особ слабого пола. Но это не так. Точнее – изначально было не так, а служило лишь вполне себе конкретной технической задаче. Давайте разбираться.

В чём суть проблемы?

Итак, вы уже знаете, что при активном ускорении турбина нагнетает воздух во впускной коллектор. Но очевидно, что дуть до бесконечности невозможно, иначе разорвёт как минимум резиновые патрубки системы. И для ограничения создаваемого турбиной давления служит «вестгейт» (wastegate).

Клапан вестгейта, соединённый штоком с его «калиткой» в горячей части турбины. Далее станет понятно. (фото: twitter)

Это подпружиненный клапан, который при превышении определённого порога нагнетаемого давления перемещается и открывает заслонку в корпусе турбины, тем самым частично пуская выхлопные газы в обход крыльчатки – прямо в катализатор и далее по выпуску. Таким образом, обороты турбины снижаются, а значит, уменьшается и создаваемое ей давление.

Читайте также: Клапан запорный для унитаза с инсталляцией

Приводимая клапаном вестгейта заслонка-«калитка» в самой турбине. (фото: Drive2)

Но это, скажем так, эталонный сценарий: когда давление нарастает плавно и соразмерно нажатию на газ. А вот ситуация: вы «топили» с газом в пол, и внезапно на дорогу выбегает олень. Понятно, что в 99% случаев первое, что вы сделаете – отпустите педаль. Да вот беда! Турбина обладает очень неслабой инерционностью: хоть педальку вы отпустили, но она ещё продолжает крутиться по инерции. То есть, нагнетать воздух. А дроссельная заслонка-то уже закрыта! Давление снова растёт, угрожая что-то порвать.

«А что же вестгейт?» — спросите вы. А ничего. Вспоминаем конструкцию и смотрим на схемы ниже: wastegate находится на ГОРЯЧЕЙ части турбины, и способен лишь стравливать поток газов её раскручивающих. Но замедлить уже вращающуюся по инерции турбину он никак не может.

Таким образом, конструктивно возникает необходимость в ещё одном клапане – который будет стравливать излишки уже нагнетённого воздуха. И здесь есть два варианта.

Блоу-офф – сдуваем в атмосферу

Тот нередкий случай, когда само название (blow—off – сдувать) объясняет суть вопроса. На самом деле всё просто: в магистраль между холодной (компрессорной) частью турбины и впускным коллектором врезается самый обычный предохранительный клапан. Как только давление в магистрали резко подскакивает и превышает критическое (когда мы резко сбросили газ, помните?) – он выпускает лишнее давление наружу. Банально на улицу, в подкапотное пространство. В этот момент и раздаётся тот самый сочный «пшик», который мы все привыкли узнавать по всяким «Форсажам» и подобным картинам. А вот наглядная схема расположения этого клапана (кстати, там же есть и вестгейт):

фото: yandex

Байпас – замыкаемся в себе

Байпас (bypass – обходной путь) служит ровно той же цели – предохранять впускной тракт от переизбытка воздуха, но алгоритм работы у него чуть другой. Находится он в том же месте что и блоу-офф, но отводит лишний воздух не в атмосферу, а снова в контур. А именно, на вход турбины. Получается своего рода замкнутый круг, когда воздух остаётся в системе, но тем не менее, его давление в момент открытия байпаса уменьшается: излишки поступают в пространство перед турбиной. Это понятно из нижеприведённой схемы:

фото: yandex

Зачем два варианта?

И здесь пытливый читатель снова вправе задать резонный вопрос: зачем усложнять систему байпасом (ведь это дополнительная воздушная магистраль), когда можно просто «сливать» лишнее давление наружу? Отвечаю: во-первых, байпас тише. Некий звук при резком сбросе газа различить можно, но он всё равно несравнимо тише блоу-оффа. Согласитесь, далеко не каждый автовладелец придёт в восторг от ежедневной какофонии громких свистяще-шипящих звуков из-под капота.

Блоу-офф. Выпускает воздух на улицу. (фото: motorz.tv)

И во-вторых, ещё раз повторю ключевой момент: с байпасом воздух остаётся в системе. То есть, тот его объём, что прошёл через расходомер (ДМРВ), находящийся обычно сразу после фильтра, не изменяется. А значит, не изменятся и параметры топливо-воздушной смеси, которые компьютер вычисляет, основываясь на этих данных. В случае же с блоу-оффом, уже посчитанный датчиком объём воздуха меняется, так как blow-off часть его стравил наружу. Кстати, именно поэтому на подавляющем большинстве турбомоторов для приготовления смеси вместо ДМРВ (датчик массового расхода воздуха) используется ДАД (датчик абсолютного давления). Второй не считает изначально прошедший через него объём воздуха, а измеряет его давление в контуре по факту на данный момент времени. Но это уже совсем другая история.

Байпас. Перепускает воздух из трубы на дроссель (вертикальная) на вход турбины после фильтра (горизонтальная гофра). (фото автора)

Видео:Принцип работы N75 и весгейта на Audi A6 C4 TDI.Скачать

Признаки неисправности актуатора турбины

В этой статье мы разберем признаки неисправности актуатора турбины и как его проверить.

Видео:Как самостоятельно проверить актуатор (клапан) турбины.Скачать

Что такое вестгейт?

Вестгейт в переводе означает клапан управления турбиной. Его основная функция – выброс лишних выхлопных газов, вращающих крыльчатку турбокомпрессора, через отводной выход. Без этого вал раскрутится очень быстро, что может стать причиной повышенного давления наддува и при наличии закрытого дросселя – неустойчивой работой или помпажом насоса. Уменьшение производительности – не вариант, так как его усилий не будет хватать на малых и средних оборотах турбины, и мотор будет попадать в «турбояму».

Читайте также: Замена кольца митрального клапана

Признаки неисправности актуатора турбокомпрессора

Если у вас заклинил актуатор турбины, то вы сможете это легко обнаружить по синему выхлопу. Особенно он четко виден, когда автомобиль начинает разгон, но после стабилизации работы силового узла, дым вновь приобретает нормальный оттенок. Синеют выхлопные газы за счет сгорания смазки, которая оказалась внутри турбины из-за протечки.

Дым черного оттенка также возможен, если вестгейт поврежден. Основная причина – сгорание топлива из-за нарушения герметичности и воздушной протечке в интеркулере. Белый дым тоже не является нормой. Это происходит при наличии засора в маслопроводе турбины.

Давайте рассмотрим и другие признаки неисправности актуатора турбины:

• Подтеки технической смазки на поверхности турбины и резкое увеличение его расхода. Скорее всего причина кроется в засоре системы воздуховода или масляных шлангов;

• Ухудшение разгона тоже может свидетельствовать о том, что турбокомпрессор нуждается в ремонте. Это может случиться из-за недостаточного поступления воздушных масс внутрь агрегата. Нехватка потока воздуха приводит к ощутимой потере мощности двигателя;

• Появление дребезжащего шума. Чаще всего его слышно при запуске двигателя на холостых оборотах и при полной остановке мотора. Крутящийся момент становится неравномерный и появляются рывки. Посторонние звуки могут также говорить о наличии вмятин или других механических повреждений, которые находятся на лопасти силового агрегата;

• При повышенном расходе технической смазки может наблюдаться и токсичный выхлоп. Причина кроется в воздушном фильтре или в неправильно подключенный к турбокомпрессору воздушный канал. Засоры этих участков тоже нередко приводят к такому негативному результату;

• Нарушение герметичности маслопроводов и его выход из турбокомпрессора – это самые частые признаки выхода из строя актуатора турбины. Это происходит при засорении кожуха оси силового узла. Еще выход смазки может произойти из-за поломки маслопроводов или закоксованности.

Это самые частые симптомы неисправности актуатора турбины, требующие помощи профессиональных механиков, дабы они устранили проблему.

Как произвести проверку вестгейта?

Если не работает актуатор на турбине, то для начала нужно произвести диагностику оборудования. Проверка выполняется при помощи тестера. Деталь не обязательно доставать из автомобиля, но для удобства все же рекомендуется демонтаж.

• Вакуумный и турбинный клапан;

Проверку лучше производить даже, если турбокомпрессор работает исправно. Даже небольшая поломка может привести к тому, что подшипники чрезмерно нагреются и выйдут из строя, а за ними ремонтировать придется и весь агрегат.

Тестировать неисправность актуатора можно таким образом: запускаем мотор и газуем на месте. При этом необходимо смотреть на шток оборудования – нужно запомнить на каких оборотах он начинается вращаться. Это и будет ориентиром для диагностики его нормальной работы. Более точных показателей можно достичь, если проверять технику на стенде.

Когда нужен ремонт агрегата?

Ремонт актуатора турбины лучше производить сразу после того, как вы обнаружили неисправность или заметили в «поведении» мотора странности, например, потерю мощности. Чем раньше вы обратитесь к мастеру, тем дешевле вам обойдутся услуги.

Некоторые автовладельцы хотят сэкономить и сами пытаются починить машину. В некоторых случаях, например, при замене прокладки или клапана это срабатывает, но в большинстве работа в кустарных условиях приводит к еще большим проблемам. И вам придется покупать уже новый силовой узел, что обойдется в несколько раз дороже. Поэтому рекомендуем найти СТО, где вам предложат качественные услуги по приемлемым ценам.