Актуатор турбины

Принцип работы турбокомпрессора на самом деле довольно прост, но было бы неплохо держать его мощность под контролем. Без какого-либо контроля давления, турбокомпрессор будет продолжать нагнетать воздух в двигатель, что не всегда желательно. В некоторых случаях это может даже привести к серьезным повреждениям двигателя. В идеальном сценарии, нужно было бы постоянно регулировать турбо-давление в соответствии с текущими обстоятельствами. К счастью, есть турбо-приводы, которые могут это сделать, но что именно делает такой турбо-привод? И что еще интереснее: что происходит, когда он выходит из строя?

 

Что в большинстве случаев выходит из строя?

Начнем с дефектов, с которыми мы сталкиваемся. Как говорилось ранее, многие вещи могут выйти из строя, если давление не контролируется правильно. В конце концов, не все в двигателе могло выдерживать (слишком) высокое давление воздуха и (слишком) высокие температуры. К счастью, система управляется таким образом, что ЭБУ(электронный блок управления) двигателя, обеспечивает безопасное переключение в аварийный режим ,после измерения некорректного давления. Неисправный турбокомпрессор  не окажет влияния на повреждение двигателя, а только фиксирует  коды ошибок и снижает мощность. Сохраненные коды ошибок часто показывают, что действительно что-то не так, с турбонаддувом или контролем давления:

• P0234 — Состояние перегрузки двигателя
• P0299 — Пониженное давление турбокомпрессора/ нагнетателя
• P2263 — Производительность увеличена турбокомпрессора / нагнетателя

Многие бренды имеют свои собственные коды ошибок, например Ford:

• P132A
• P132B

Однако представьте, что турбокомпрессор находится в рабочем состоянии, тогда что может выйти из строя, сам исполнительный механизм?

Мы объясним больше о функционировании блока управления позже, но мы уже можем сказать, что исполнительный механизм в основном состоит из электродвигателя, пластмассовой червячной передачи и печатной платы. К сожалению, мы обнаружили несколько недостатков в каждом из этих компонентов, однако почти все дефекты можно исправить. Ремонт (или, лучше сказать, восстановление) тоже не проблема, хотя производители автомобилей хотят, чтобы вы верили в обратное. Похоже, они заинтересованы в продаже покупателю полностью нового турбокомпрессора , в то время как эти приводы редко доступны в виде отдельных частей.

 

Реконструкция: процесс

Мы рассматриваем турбокомпрессор,  как компонент мехатроники: состоящий из механики и электроники, а это означает, что процесс восстановления также имеет две фазы.

Механические дефекты обрабатываются нашим отделом мехатроники. Наши компоненты собственной разработки не уступают оригиналу или лучше, чем оригинал, что позволяет нам гарантировать высокое качество. Мы не только проверяем дефектные компоненты, но и всегда заботимся обо всех недостатках. Это предполагает профилактическую замену всех движущихся элементов, чтобы гарантировать качество восстановленного продукта.

Жалобы на электронику обрабатываются нашим отделом монтажа. В этом отделе имеется дорогостоящее оборудование, которое позволяет очень точно устанавливать новые соединения на печатной плате и к ней. Этот метод называется (проволочным) «склеиванием» и прикрепляет новые соединения к существующим контактам с помощью ультразвуковых колебаний. Он удивительно точен, а компоненты на печатной плате не подвергаются нагреву, что является большим преимуществом по сравнению с пайкой. Это позволяет нам гарантировать качество, которое намного выше, чем у компонентов, отремонтированных пайкой. Однако следует отметить, что склеивание — не всегда лучший выбор для создания новых соединений. В определенных ситуациях пайка может быть предпочтительнее.

После ремонта мы всегда проводим финальную проверку. Наша испытательная установка позволяет нам моделировать каждый сигнал, поступающий от ЭБУ. Мы не только проверяем, все ли работает плавно, но и можем проверить, работает ли электроника на печатной плате так, как должна. Испытательное оборудование даже может измерять крутящий момент и положение. Таким образом, после тестирования мы абсолютно уверены, что восстановленный продукт работает не хуже оригинального.

Интересная деталь: испытательное оборудование было спроектировано и разработано нами самостоятельно. Это отражает не только наш специализированный подход, но и наш опыт в данной области.

 

Подробное описание актуатора Hella Turbo

Технические специалисты и специалисты по турбинам, вероятно, считают следующее объяснение слишком близоруким (и они правы), но турбину можно кратко описать как колесо турбины и компрессора вместе в одном корпусе. Турбинное колесо на выходной стороне начинает вращаться, когда сбоку проходит отработанный воздух. Вал передает вращение на крыльчатку компрессора со стороны впуска; также заставляя эту сторону вращаться. В свою очередь, лопатки специальной формы начинают «проталкивать» воздух в двигатель. Чем выше скорость колеса, тем выше давление воздуха, подаваемого в двигатель.

Это тоже как раз проблема: турбо не умеет останавливаться. Было бы намного лучше, если бы подачу отработанного воздуха можно было контролировать таким образом, чтобы всегда создавалась правильная величина тяги, а не только в зависимости от частоты вращения двигателя и положения дроссельной заслонки. К счастью, разные техники объединились и пришли к следующему решению: турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. В этой новой турбине используются регулируемые лопатки вокруг центрального вращающегося турбинного колеса на выходной стороне. Регулируя положение лопаток с помощью установочного кольца, можно изменить количество выхлопных газов. Задача решена!

Что ж, решено… не совсем. Система регулируемых лопастей состоит только из механических частей, поэтому она не может работать сама по себе. Вот почему были разработаны турбоприводы: они могут тянуть рычаг, управляющий регулируемыми лопатками. Турбоприводы можно условно разделить на три категории: пневматические приводы, электрические приводы и гибридные приводы. Хотя только электрические и гибридные приводы имеют изменяемую геометрию, поэтому мы не будем объяснять технику пневматических приводов.

 

Электронный актуатор

Электрические приводы предназначены для реагирования на электрические сигналы, поступающие от ЭБУ. Следовательно, степень регулировки лопаток зависит от решений блока управления двигателем. Блок управления двигателем содержит всевозможную информацию, такую как температура двигателя и давление на впуске, но также может реагировать на входные данные от таких опций, как регулируемый режим вождения (например, нейтральный, динамический, спортивный). Это особенно интересно для производителей автомобилей, поскольку предлагает больше настроек, таких как более низкое турбо-давление, когда двигатель холодный, или немного более высокое турбо-давление после активации спортивного режима. Вот почему мы часто видим электрические приводы в автомобилях с современными турбодвигателями. Аудиосистема, BMW, Citroen, Ford, Jaguar, Mercedes-Benz, Peugeot, Volvo, VW… все они используют электрический привод Hella, часто в сочетании с турбиной Garrett.

 

Вы знали?

Лопатки VGT (турбокомпрессор с изменяемой геометрией) могут застрять из-за нагара. Это не только влияет на работу системы, но также может повредить турбо-привод. Поэтому всегда проверяйте, могут ли лопатки VGT свободно двигаться после выхода из строя турбопривода. Сделайте это, чтобы предотвратить перегрузку нового привода. Проверить это лучше всего, отс оединив штангу от рычага, а затем перемещая рычаг вперед и назад.

Как объяснялось ранее, электронный  актуатор  Hella в основном состоит из электродвигателя, червячной передачи и печатной платы. Входной сигнал от блока управления двигателем обрабатывается печатной платой и дает электродвигателю сигнал на вращение по или против часовой стрелки, в течение определенного периода времени. Это заставляет червячную передачу перемещать рычаг VGT в желаемое положение. Он не должен полностью открываться или закрываться, поскольку настройку можно изменить в любое время, изменив положение рычага.

Существует два типа турбо-приводов Hella: REA (поворотный электронный привод) и SREA (простой поворотный электронный привод). Обе версии используют 5-контактный штекер. Однако использующиеся штекера отличается:

 

SREA:

• 1. Двигатель вращается по часовой стрелке.
• 2. Двигатель вращается против часовой стрелки.
• 3. Масса
• 4. 5V PWM-сигнал (1 кГц)
• 5. 5В

 

REA

• 1. 12V
• 2. Mass
• 3. CAN-L
• 4. 5V PWM-signal (1kHz)
• 5. CAN-H

Помимо назначения штифтов, оба типа различаются и другими способами, например способом определения и регулировки положения рычага. SREA получает сигнал через прямоугольную волну на контакт 1 или 2 с указанием, позволить электродвигателю поработать некоторое время. Это приводит к тому, что рычаг принимает правильное положение. REA, однако, использует сообщение CAN, чтобы определить, какое действие необходимо. Текущее положение рычага измеряется на печатной плате, и датчик, который это делает, называется C.I.P.O.S. датчик. Это значение сравнивается с желаемым значением, и при необходимости приводит  в действие электродвигатель, чтобы перевести рычаг в правильное положение. Это может показаться громоздким, но также имеет свои преимущества. Например, всегда известно положение рычага, и возможные отклонения можно отфильтровать. Более того, ЭБУ может использовать положение рычага в качестве входных данных для действий или расчетов. Это делает всю систему намного более динамичной.

 

Гибридные актуаторы

Также существуют турбины с изменяемой геометрией, в которых не используется электрический привод  Hella. Они частично имеют пневматическое управление, как и некоторые двигатели Fiat JTD. Но почему было выбрано это? Бывают ситуации, когда хотелось бы использовать электрические приводы, но это просто невозможно. Например, из-за нехватки места или из-за конфигурации турбокомпрессора , который будет использоваться. Тогда необходимы другие решения, поэтому были разработаны гибридные приводы.

Несмотря на то, что его название создает впечатление, что это всего лишь один компонент, гибридный привод на самом деле состоит из «старомодного» пневматического привода и небольшого электронного регулирующего клапана, управляемого ЭБУ. Пневматический привод использует избыточное давление на входе для установки регулировочного кольца лопаток. Однако этим параметром управляет небольшой электронный регулирующий клапан. Сигнал от ЭБУ переводит клапан в более закрытое или открытое положение, так что пневматические турбоприводы получают меньшее или большее избыточное давление от впускного отверстия. Изменяя это положение, можно определить, как управляется рычаг, и иметь возможность управлять положением регулируемых лопаток.

Если честно: система менее точна и динамична, чем REA от Hella, но отлично работает в качестве альтернативы. Электрический регулирующий клапан в этой системе не только меньше по размеру, чем полный турбо-привод Hella, но также позволяет использовать турбокомпрессоры там, где применение турбо-приводов Hella невозможно из-за конфигурации. Кроме того, электроника в этой системе находится дальше от сильных колебаний температуры вокруг турбокомпрессора.

Гибридный привод может быть хорошей альтернативой, особенно в двигателях, где высокую температуру от двигателя , не так легко блокировать. Мы можем представить, что в определенных ситуациях производитель автомобилей выбирает альтернативное решение вместо турбопривода Hella.