Šiuolaikinių automobilių varikliuose turbokompresoriai atlieka svarbų vaidmenį, didindami galią ir efektyvumą. Jų veikimą reguliuoja turbinos valdymo aktuatoriai, kurie kontroliuoja turbinos slėgį ir užtikrina optimalų variklio darbą įvairiomis sąlygomis. Vienas iš tokių svarbių komponentų yra turbinos slėgio vožtuvas, dar kitaip vadinamas N75 vožtuvu.
Turbinos valdymo aktuatoriaus veikimas
Turbinos valdymo aktuatorius yra įrenginys, reguliuojantis išmetamųjų dujų srautą į turbokompresorių. Šis įrenginys gali būti mechaninis arba elektroninis, tačiau jo pagrindinis tikslas - kontroliuoti turbinos suspaudimo slėgį, kad būtų pasiektas optimalus variklio veikimas.
Turbinos valdymo aktuatoriaus sandara ir veikimo principas
Turbinos valdymo aktuatoriai susideda iš kelių pagrindinių dalių, kurios užtikrina tinkamą jų veikimą:
- Membrana: Viena svarbiausių mechaninio turbinos valdymo aktuatoriaus dalių. Ji veikia kaip slėgio jutiklis, kuris reaguoja į išmetamųjų dujų slėgį. Membranos funkcija yra esminė slėgio reguliavimui.
- Stūmoklis arba strypas: Tiesiai sujungtas su membrana ir perduoda jos judesį į kitas turbinos dalis. Mechaninis aktuatoriaus strypas yra pritvirtintas prie atliekų išmetimo vožtuvo (angl. wastegate), kuris reguliuoja išmetamųjų dujų srautą.
- Spyruoklė: Esminė mechaninio valdymo aktuatoriaus dalis, atsakinga už slėgio reguliavimą. Spyruoklė sulaiko membraną tam tikroje padėtyje ir pasipriešina jos judesiams iki tol, kol išmetamųjų dujų slėgis viršija nustatytą ribą. Kai slėgis pakyla, spyruoklė susispaudžia, leisdama membranai judėti ir reguliuoti vožtuvo padėtį.
- Atliekų išmetimo vožtuvas (wastegate): Mechanizmas, kontroliuojantis, kiek išmetamųjų dujų patenka į turbokompresorių. Jis atsidaro arba užsidaro, priklausomai nuo aktuatoriaus siunčiamo signalo. Wastegate gali būti vidinis arba išorinis.
- Elektroninis valdymo blokas (ECU): Šiuolaikiniuose automobiliuose vis dažniau naudojami elektroniniai aktuatoriai, turintys integruotą valdymo bloką. ECU naudoja jutiklių informaciją, kad tiksliai valdytų turbinos slėgį.
- Jutikliai: Elektroninėse sistemose svarbūs jutikliai, stebintys įvairius variklio ir išmetamųjų dujų parametrus. Šie jutikliai perduoda informaciją ECU, kuris naudoja šiuos duomenis aktuatoriaus valdymui.
Turbinos valdymo aktuatorius veikia valdydamas išmetamųjų dujų srautą, kuris eina per turbokompresorių. Kai variklio apkrova padidėja, didėja ir išmetamųjų dujų kiekis. Dujos suka turbinos sraigtą, kuris suspaudžia orą, tiekiamą į variklį.
Kaip veikia garo turbina?
Turbinos veikimo teorija ir svarba
Turbokompresorius veikia panaudodamas išmetamųjų dujų energiją, kuri kitaip būtų prarandama. Ši energija suka turbinos sparnelius, kurie per veleną yra sujungti su kompresoriumi. Kompresorius suspaudžia orą ir pumpuoja jį į variklį. Didesnis oro kiekis cilindre leidžia sudeginti daugiau kuro, o tai reiškia didesnę galią ir efektyvumą.
Papildomi turbinos sistemos komponentai
- Interkūleris: Suspaustas oras įkaista, todėl tarp kompresoriaus ir variklio įsiurbimo kolektoriaus montuojamas tarpinis aušintuvas (interkūleris). Jis atvėsina orą, neprarasdamas slėgio, taip padidindamas variklio galią ir sumažindamas detonacijos riziką.
- Wastegate: Siekiant kontroliuoti turbinos slėgį ir apsaugoti variklį nuo per didelio slėgio, naudojamas wastegate vožtuvas. Jis atidarydamas praleidžia dalį išmetamųjų dujų pro turbiną, taip sumažindamas jos apsukas ir suspaudimo slėgį.
- BOV (Blow-Off Valve): Šis vožtuvas apsaugo turbiną nuo pažeidimų staiga uždarius droselio sklendę. Jis išleidžia perteklinį suspaustą orą, apsaugodamas kompresoriaus sparnelius ir guolius.
Nors turbinos suteikia didelį našumo padidėjimą, jos taip pat gali sukelti "turbo lag" - laukimo laikotarpį, kol turbina įsisuks ir pradės tiekti papildomą slėgį.
Turbinos slėgio reguliatoriaus gedimai ir simptomai
Sugedęs kuro slėgio reguliatorius (arba turbinos valdymo vožtuvas) įprastai būna prakiuręs arba užstrigęs. Nors visi simptomai gali įspėti apie daug įvairių problemų, pastebėjus juos, vis tiek apsimoka pradėti nuo paprasčiausiai patikrinamos ir pigiausios detalės, kuri dažnai yra kuro slėgio reguliatorius.
Dažni simptomai, rodantys turbinos slėgio reguliavimo problemas
- Dingusi trauka, variklis praranda galią, automobilis tampa "bukesnis".
- Variklis dirba nesklandžiai, trūkčioja, ypač esant žemesnėms apsukoms.
- Turbina nebeišvysto pilnos galios (pvz., anksčiau pūsdavo 0.4 bar, dabar tik 0.25-0.30 bar).
- Degant varikliui, paspaudus apie 4000 apsukų, turbina išsijungia ir meta "Motor. Wart. Erfordel" (arba panašią) klaidą.
- Staigaus akseleravimo metu automobilis gali patekti į avarinį režimą.
- Mirksinti žvakių pašildymo spiralė.
- Užsidegusi variklio lemputė.
- Kilusios klaidos kompiuterio atmintyje išlieka kaip žurnalas, net jei indikacinė lemputė užgesta.
Pavyzdinės klaidos Audi A6 3.0 TDI (BMK variklis)
Vartotojas susidūrė su panašiais simptomais savo Audi A6 3.0 TDI quattro (165kW, BMK variklis) automobilyje, kai dingo trauka ir pradėjo mirksėti žvakių pašildymo spiralė. Vėliau užsidegė variklio lemputė. Nuskaičius klaidas, buvo aptikti šie kodai:
- 19804 - Control Circuit for Controller for Turbocharger 1 (J724) P3348 - 004 - Electrical Malfunction - Intermittent
Freeze Frame: RPM: 756 /min Torque: 35.1 Nm Speed: 23.5 km/h Duty Cycle: 1.0 % Voltage: 13.76 V Bin. Bits: 00001101 Absolute Pres.: 999.6 mbar Absolute Pres.: 1060.8 mbar - 19590 - Intake Manifold Runner Control P3134 - 001 - Upper Stop not Reached - Intermittent
Freeze Frame: RPM: 840 /min Torque: 89.7 Nm Speed: 0.0 km/h Voltage: 13.60 V Duty Cycle: 88.8 % Duty Cycle: 80.9 % Duty Cycle: 80.9 % Temperature: 19.8°C - 16619 - Boost Pressure P0235 - 001 - Regulation Range not Reached - MIL ON
Freeze Frame: RPM: 2898 /min Torque: 339.3 Nm Speed: 57.1 km/h Absolute Pres.: 2060.4 mbar Absolute Pres.: 2397.0 mbar Mass Air / Rev.: 1186.8 mg/str Temperature: 38.7°C Duty Cycle: 21.7 % - 18061 - Please check DTC Memory of ABS Controller P1653 - 002 - - Intermittent
Freeze Frame: RPM: 168 /min Torque: 167.7 Nm Speed: 0.0 km/h Duty Cycle: 1.0 % Voltage: 10.18 V Bin. Bits: 00001111 Torque: 249.6 Nm Temperature: 43.2°C
Šios klaidos, ypač P3348 ir P0235, aiškiai rodo problemas su turbinos valdymu ir slėgio reguliavimu.
Galimos problemos ir diagnostika
Vienas iš galimų gedimų yra užsikimšusi arba sugedusi turbinos geometrijos sklendė, kuri priklauso nuo droselio atsidarymo. Taip pat gali būti, kad turbinos slėgio vožtuvas (N75) yra kaltas dėl per didelio slėgio (perpūtimo) arba nepakankamo slėgio (nedapūtimo).
Dažniausiai turbinos slėgio reguliatoriaus (N75 vožtuvo) vieta gali skirtis priklausomai nuo konkretaus variklio modelio ir metų. Dažniausiai jis yra montuojamas prie variklio arba turbinos, prijungtas prie vakuuminių šlangelių ir valdymo blokų. Audi A6 C5 modeliuose, ypač su TFSI varikliais, jis gali būti randamas netoli turbokompresoriaus arba įsiurbimo kolektoriaus. Jei turite automobilio remonto vadovą, jame turėtų būti tiksli informacija apie vožtuvo buvimo vietą. Taip pat, atidžiai apžiūrėję variklio skyrių ir sekdami vakuuminius vamzdelius, galite jį surasti.
Svarbu: kadangi tai mechaninė detalė, jos patikrinti multimetru kaip įprasto daviklio nepavyks, tačiau procesas yra gana paprastas, jeigu turite slėgio matuoklį. Pirmiausia rekomenduojama paskaityti jūsų automobilio remonto vadovą ir surasti tikslias procedūros instrukcijas. Jei abejojate dėl gedimo, rekomenduojama atlikti kompiuterinę diagnostiką. Ji gali parodyti klaidas, susijusias su turbinos slėgio davikliu ar valdymo vožtuvu.
Vakuumo sistemos patikra
Remiantis pateikta informacija, problema gali slypėti vakuuminėje sistemoje, kuri valdo turbinos veikimą. N75 vožtuvo fiskėje ant laisvų apsukų rodo grubiai 7V (nes šokinėja per 0.01V). Išbandžius atvesti pliusą ir minusą nuo akumuliatoriaus, vakuumas atsirado toks pat kaip prieš N75, o tai rodo, kad pati turbina veikia idealiai, bet problema yra vakuuminėje sistemoje.
Vartotojo atveju, turbina buvo išvalyta ir sureguliuota ant stendo, tačiau kojelės iki galo neužtraukia. Trūksta vakuumo. Iki N75 vakuumas idealus, tačiau nuo N75 iki turbinos atsiranda trūkumas. Buvo bandyti 4 skirtingi N75 vožtuvai ir keisti MAP sensoriai, tačiau rezultatas tas pats. Tai leidžia manyti, kad gali būti pažeistas laidas, vedantis į N75 vožtuvą, ir dėl to jis rodo blogą įtampą, todėl atsidaro per mažai. Tokiu atveju testeris gali nepadėti tikrinti, nes esant 50% darbo ciklui (duty cycle), įtampa pulsuoja.
Dar viena galima problema - vakuumo trūkumas, kuris gali sukelti tai, kad mašina gerai trauks ir prie 120 km/h eis į avarinį režimą. Šaltas variklis gali netraukti. Vakuumo sistemos problemas gali sukelti atbulinis vožtuvas, kuris nelaiko, turbo arba EGR aktuatorius, kuris įstrigęs ir siurbia orą, valdymo solenoidas, kuris sugedo ir siurbia orą, arba tiesiog netvarkingi vakuuminiai vamzdeliai. Viską reikia kruopščiai patikrinti. Pirštą pritraukiantis, vos juntamas vakuumas, taip pat intercoolerio vamzdeliuose ir turbinoje esantis tepalas, gali rodyti vakuumo sistemos gedimą.
Kitos galimos priežastys
- Vakuumo pompa: Vienas iš vartotojų, turėjęs panašių problemų (netraukė turbina šalta, stabdžiai kieti, EGR apsipylęs tepalu), problemą išsprendė pakeitęs vakuumo pompą.
- Turbinos gedimas: Kitas vartotojas nustatė, kad problema buvo pačioje turbinoje, nors ji buvo pigiai suremontuojama. Tai rodo, kad net ir po kruopščios diagnostikos, kartais tenka tikrinti pačią turbiną.
- Netvarkingi vakuuminiai vamzdeliai: Vakuuminės žarnelės gali būti pažeistos arba atsilaisvinusios, todėl sistema praranda vakuumą. 1.9D 66kW 96' metų varikliui rekomenduojama pasiimti 3-4 metrus 3-4 mm diametro vakuuminių šlangelių pakeitimui.