Elektrinis turbinos aktuatorius: išsamus vadovas

Šiuolaikinių automobilių variklių našumas nuolat tobulėja, o viena iš svarbiausių technologijų, leidžiančių padidinti variklio galią ir efektyvumą, yra turbokompresoriai (arba tiesiog - turbinos). Pastaruoju metu Europos rinkoje vis dažniau pasirodo dyzeliniai ir benzininiai automobiliai su turbinomis. Siekiant didesnio variklio našumo, turbinos montuojamos su elektroninėmis pavaromis (aktuatoriais), kurios valdomos iš elektroninio variklio valdymo bloko.

Šiame vadove pateikiama išsami informacija apie turbokompresoriaus aktuatoriaus nuėmimą, montavimą, priežiūrą ir galimus gedimus.

Kas yra turbokompresoriaus aktuatorius?

Turbokompresorius yra modernių automobilių variklių dalis, leidžianti pasiekti didesnį našumą ir efektyvumą. Jis yra didelio tikslumo mechanizmas, pagamintas su didelėmis tolerancijomis ir sujungimais. Viena iš svarbiausių jo funkcijų yra temperatūros, kuri susidaro suspaudžiant orą, reguliavimas. Daugumoje variklių, kuriuose naudojama turbina, yra tarpinis aušintuvas, kuris atvėsina suslėgtą orą prieš jam patenkant į variklį. Tai užtikrina didesnį oro tankį ir deguonies kiekį, kas dar labiau padidina degimo efektyvumą.

Turbinos valdymo aktuatorius yra įrenginys, kuris reguliuoja išmetamųjų dujų srautą į turbokompresorių. Tai įtaisas, kuris reguliuoja turbinos darbą - atveria ar užveria wastegate vožtuvą arba reguliuoja kintamos geometrijos menteles (VNT/VGT). Šis įrenginys gali būti mechaninis arba elektroninis, tačiau jo pagrindinis tikslas - kontroliuoti turbinos suspaudimo slėgį, kad būtų pasiektas optimalus variklio veikimas.

Turbinos valdymo aktuatoriaus komponentai

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: Tiesiogiai 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, kuri atsako 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, kuris kontroliuoja, kiek išmetamųjų dujų patenka į turbokompresorių. Jis atsidaro arba užsidaro, priklausomai nuo aktuatoriaus siunčiamo signalo. Atliekų išmetimo vožtuvas gali būti vidinis arba išorinis.
• Elektroninis valdymo blokas (ECU - Engine Control Unit): Šiuolaikiniuose automobiliuose vis dažniau naudojami elektroniniai aktuatoriai, kurie turi integruotą valdymo bloką. Elektroninis valdymo blokas naudoja jutiklių informaciją, kad tiksliai valdytų turbinos slėgį.
• Jutikliai: Elektroninėse sistemose svarbūs yra jutikliai, kurie stebi įvairius variklio ir išmetamųjų dujų parametrus. Šie jutikliai perduoda informaciją elektroniniam valdymo blokui, 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 sukasi turbinos sraigtą, kuris, savo ruožtu, suspaudžia orą, tiekiamą į variklį.

Turbokompresoriaus aktuatoriaus remontas ir diagnostika

Šiuo atveju dažniausiai pasitaiko ne mechaniniai turbinos gedimai, o būtent elektroninės turbinos pavaros gedimai. Norint nustatyti tikrąją gedimo priežastį, būtina atlikti diagnostiką. Diagnostiką verta patikėti kvalifikuotiems darbuotojams, kurie patikrins ir mechaninę turbinos dalį, ir elektroninę turbinos pavarą (aktuatorių).

Mūsų įmonė UAB „Turbobaltic“ kokybiškai suremontuos jūsų automobilio turbiną ir elektroninę turbinos pavarą (aktuatorių). Pakeitus Siemens aktuatorių (nauju arba naudotu), būtina nustatyti teisingas aktuatoriaus judėjimo ribas. Naudojant TurboProg programatorių tai galima atlikti. Mūsų įmonė 3 metus sėkmingai restauruoja turbinų elektrinius aktuatorius Hella.

Dažniausios turbokompresoriaus gedimo priežastys

Turbinos yra sudėtingi mechaniniai komponentai, kurie gali sugesti dėl įvairių priežasčių. Kone dažniausia priežastis yra netinkamas tepimas ir alyvos užterštumas, dėl kurio greičiau nusidėvi ir pažeidžiami guoliai bei velenai. Elektriniai aktuatoriai, kaip ir turbokompresoriai, visada turi gedimo priežastį, kurią reikia būtinai pašalinti prieš montuojant elektrinį vožtuvą ant turbinos.

Dėl per didelio karščio, kuris įprastai atsiranda dėl netinkamo aušinimo ar alyvos tiekimo, turbinos komponentai gali deformuotis, atsiranda ašelės klibėjimas, sutrinka turbinos geometrija. Nepakankama priežiūra, pvz., alyvos ir filtrų keitimo nepaisymas, taip pat gali prisidėti prie nuosėdų susidarymo, kurios sumažina efektyvumą ir sukelia gedimus. Išoriniai veiksniai, tokie kaip keitimo klaidos, netinkamas balansavimas ir įvairių detalių pažeidimas, gali pakenkti turbinos geometrijai.

Agresyvus vairavimo stilius, aukšti variklio sūkiai bei ilgas veikimas tuščiąja eiga gali prisidėti prie turbinos apkrovos ir gedimų. Reguliari priežiūra, aukštos kokybės alyvos naudojimas, tinkamas aušinimas ir atsakingas vairavimas yra labai svarbūs aspektai norint prailginti turbinos tarnavimo laiką ir išvengti ankstyvų gedimų.

Nuo 2004 m. daugelis turbinų turi įmontuotus elektrinius aktuatorius. Problema yra ta, kad mechaninės dalies tarnavimo laikas yra žymiai ilgesnis negu turbinos elektrinio valdymo. Dažniausia lūžimo priežastis yra lengvas arba visiškas kintamos geometrijos VNT strigimas turbinoje. Geometrijos strigimas gali būti dėl didelio kiekio susikaupusių suodžių mechanizme arba mechaninio išdilimo. Turbinos geometrijos mechaninis išdilimas gali būti dėl praskridusių tam tikrų detalių iš variklio (gabaliukas vožtuvo, indeklo, stūmoklio, žvakės), taip pat dėl problemų su išmetimo kolektoriumi arba išmetimo sistemų stabilizatoriais.

Turbokompresoriaus gedimo požymiai

Sugedęs turbokompresorius gali stipriai paveikti variklio efektyvumą ir patikimumą. Mokėdami atpažinti turbinos gedimus galėsite išvengti tolimesnių problemų ir užtikrinti saugią automobilio eksploataciją. Štai keletas dažniausiai pasitaikančių turbinos gedimo požymių:

• Sumažėjusi galia ir lėtesnis įsibėgėjimas: Jei jaučiate, kad jūsų automobilis sunkiai pasiekia įprastą greitį arba pasidarė vangus, tai gali būti dėl netinkamai veikiančios turbinos.
• Padidėjęs dūmingumas: Neįprastai didelis išmetamųjų dujų kiekis, ypač jei dūmai yra mėlyni arba juodi, gali būti turbinos gedimo požymis. Mėlyni dūmai įspėja apie alyvos sunaudojimą, juodi dūmai gali įspėti apie oro ir degalų mišinio disbalansą.
• Turbinos klibėjimas: Kai susidėvi turbinos įvorės, jaučiamas ašelės klibėjimas, dėl kurio gali būti pažeidžiamas turbinos korpusas, sparnuotė arba praleidžiama alyva.
• Pašaliniai variklio garsai: Keisti garsai, pvz.: cypimas, metalo trinties arba barškėjimo garsas iš variklio skyriaus gali įspėti apie turbinos guolių arba sparnuotės problemas.
• Degėsių kvapas: Jei užuodžiate degėsių kvapą, tai gali būti dėl alyvos nuotėkio iš sugedusios turbinos.
• Variklio alyvos trūkumas: Neveikianti turbina gali praleisti alyvą į degimo kamerą, taip ją deginant kartu su degalais.
• „Check engine“ lemputė: Dėl sugedusios turbinos prietaisų skydelyje gali aktyvuotis įspėjamoji „check engine“ lemputė.
• Sumažėjęs slėgis: Jei pastebite staigų turbinos slėgio sumažėjimą spaudžiant akceleratoriaus pedalą arba įsibėgėjant, tai gali būti dėl turbinos pažeidimo.
• Padidėjusios kuro sąnaudos: Dėl netinkamai veikiančios turbinos kuro degimas gali būti neefektyvus, todėl padidėja kuro sąnaudos.

Jei įtariate turbinos gedimus, rekomenduojama pasikonsultuoti su kvalifikuotu mechaniku, kuris galėtų tinkamai nustatyti ir išspręsti iškilusias problemas. Reguliari techninė priežiūra ir greitas problemų sprendimas gali pailginti jūsų automobilio turbinos ir kitų komponentų tarnavimo laiką.

Ar galima toliau važiuoti pastebėjus turbinos gedimą?

Nors galima važiuoti su sugedusia turbina, tai nėra patartina, kadangi galite sukelti dar didesnę žalą automobiliui bei pavojų saugumui. Dėl netinkamai veikiančios turbinos gali sumažėti variklio galia ir padidėti degalų sąnaudos. Nepaisydami turbinos gedimo požymių, tokių kaip padidėjęs dūmingumas, neįprasti pašaliniai garsai ar galios praradimas, galite leisti problemai išsiplėsti ir sugadinti aplinkinius komponentus.

Toliau važiuojant su sugedusia turbina taip pat gali išbėgti variklio alyva, todėl galite sugadinti variklį dėl per didelės trinties ir temperatūros tarp komponentų. Be to, pažeista turbina gali neigiamai paveikti bendrą transporto priemonės valdymą. Taigi, jeigu atsirado turbinos gedimas, automobilio eksploatuoti nereikėtų. Priešingu atveju, galite susidurti su dar daugiau įvairių problemų, kurios tik dar labiau padidins bendrą remonto kainą. Negana to, neveikianti turbina kelia pavojų netgi jūsų saugumui.

Rekomendacijos ir reikalavimai montuojant turbokompresorių

Kokybiškas turbinų remontas atsieina nepigiai, nes tai ne tik pačios turbinos detalių (šerdies, geometrijos) kaina. Pilnam turbinos remontui suteikiama 12 mėnesių garantija, galiojanti laikantis montavimo instrukcijos.

Turbina labai retai sugenda pati savaime. Dažniausiai ji tampa prasto variklio darbo, užsikimšusių DPF filtrų, nesandarių įsiurbimo sistemų ar alyvos tiekimo problemų "auka". Pakeitus turbiną, bet nepašalinus pirminės priežasties, naujoji turbina suges per kelias minutes ar dienas. Todėl būtina pašalinti visas priežastis, kurios galėtų sukelti naujo turbokompresoriaus gedimą.

Prieš montuojant turbokompresorių

Turbinos gedimas atsiranda dėl tam tikrų priežasčių, kurias būtina pašalinti, kad išvengtumėte naujo turbokompresoriaus gedimo:

• Įsitikinti pagal turbinos kodą, ar turbina tinkama Jūsų automobiliui.
• Išvalyti įsiurbimo ir išmetimo kolektorius, tepalo nutekėjimo ir padavimo vamzdelius.
• Nuimti ir išplauti variklio karterį, įsitikinti ar neužsikimšęs tepalo paėmimo tinklelis.
• Patikrinti variklio alsuoklį ir įsitikinti, kad variklio karteryje nesusidaro slėgis.
• Pagal variklio gamintojo nurodymus pakeisti alyvą, alyvos ir oro filtrus. Į alyvos filtrą pripilti tepalo. Turbodyzeliams minimali alyvos klasė turi būti API CD. Jei variklis labai purvinas arba jam buvo darytas bet koks remontas, būtina pakartotinai pakeisti alyvą ir alyvos filtrą po 100-150 km.
• Patikrinti tepalo padavimo slėgį į turbokompresorių. Šalto variklio tepalo slėgis turi būti apie 6 bar, prie darbinės variklio temperatūros tuščia eiga - apie 1,5 bar. Prie variklio darbinių apsukų tepalo slėgis turi būti ne mažesnis kaip 4 bar.
• Įsitikinti, kad išmetimo sistema ir duslintuvas nesukelia turbokompresoriaus perkrovimo dėl užakimo, bei kitų pralaidumą mažinančių priežasčių.
• Patikrinti variklinės alyvos privedimo liniją ir drenažinius (suvedimo) vamzdelius, kad jie nebūtų pažeisti, deformuoti ar susiaurėjęs jų skerspjūvis ar neturėtų kitokių įtartinų požymių. Jei kyla abejonės, pakeiskite šias detales.
• Po turbokompresoriaus remonto būtina pakeisti katalizatorių nauju arba jį eliminuoti. Užsikišęs katalizatorius neleis išmetimo dujoms laisvai išeiti į išmetimo sistemą.

Montavimo procesas

Montuojant naują ar suremontuotą turbokompresorių ant variklio, turi būti pakeista variklinė alyva ir alyvos filtras. Mes rekomenduojame patikrinti oro filtrą ir, esant reikalui, jį pakeisti. Oro sistemai sandarinti ir išmetimo sistemai prijungti prie turbokompresoriaus naudokite naujas ir patikrintas tarpines.

KATEGORIŠKAI DRAUDŽIAMA NAUDOTI SANDARINIMO AR JUNGIANČIUOSIUS MIŠINIUS (HERMETIKUS) TEPIMO SISTEMOS KANALŲ SANDARINIMUI. NENAUDOTI jokių keraminių ir silikoninių hermetikų. Draudžiama naudoti bet kokius hermetikus montuojant alyvos magistrales (tiek įtekėjimo, tiek ištekėjimo). Negalima leisti patekti smėlio ir dulkių į alyvos įtekėjimo ir ištekėjimo magistrales. Smėlis iš turbinos neišsiplauna.

1. Sumontuokite turbokompresorių ant variklio. Nenaudokite hermetikų turbokompresoriaus įėjimo kiaurymėje ir išėjimo flanše.
2. Sumontavus išmetimo vamzdį prie turbinos išmetimo angos, patikrinti sujungimo sandarumą ir patikimumą.
3. Sujungus oro įsiurbimo ir išleidimo vamzdžius ir priveržus varžtus, patikrinti sujungimų patikimumą ir sandarumą.
4. Prijungti alyvos padavimo vamzdelį prie turbinos ir patikrinti ar sujungimas švarus, kokybiškas ir sandarus.
5. Prieš pajungdami alyvos nuvedimo vamzdelį (žarną), prasukite variklį tol, kol atsiras pastovus alyvos srautas iš turbokompresoriaus drenažinio kanalo.
6. Pilti naują variklio alyvą į turbinos alyvos tiekimo angą tol, kol alyva pradės tekėti iš nutekėjimo angos.
7. Starteriu prasukti variklį (jo neužvedant), kol variklio alyva pradės tekėti iš turbokompresoriaus nutekėjimo angos. Alyvos nutekėjimo vamzdžio vidinis diametras turi būti min 12 mm - lengviems automobiliams ir min 18 mm - krovininiams automobiliams. Jis turi būti švarus ir nepažeistas.
8. Prijungus nutekėjimo vamzdį, įsitikinti sujungimo patikimumu ir sandarumą. NENAUDOTI jokių keraminių ir silikoninių hermetikų.

Po montavimo

Pilnai sumontavę ir pajungę turbokompresorių leiskite varikliui dirbti laisvąja eiga ne mažiau 3 minučių. Užvedus variklį tuščia eiga nedidinti apsukų ir neapkrauti variklio 5 minutes. Padidinti apsukas ir patikrinti ar nėra alyvos, oro, dujų, aušinimo skysčio nutekėjimų. Patikrinti ar vamzdžiai ir sujungimai nesideformuoja darbo metu.

Atsiradus pašalinių garsų, sklindančių iš turbinos (kaukimas, švilpimas ir t. t.) esant skirtingoms variklio apsukoms, taip pat atsiradus tepalo ortakiniuose atvamzdžiuose, nedelsdami išjunkite variklį ir kreipkitės į specialistus.

Turbinos eksploatavimas ir priežiūra

Turbokompresoriaus remontas ar keitimas nėra paprastas detalės atsukimas ir prisukimas. Tai ypač sudėtingas, didelio tikslumo reikalaujantis procesas. Turbinos velenas darbo metu sukasi neįtikėtinu greičiu - dažnai viršija 150 000, o mažesnėse turbinose net 250 000 sūkių per minutę (RPM).

Turbinos surenkamos „švarios patalpos“ sąlygomis. Remontuojant būtina visiškai pašalinti bet kokius suodžius, smėlį ar senos alyvos kokso likučius iš tepimo kanalų. Kokybiškam remontui atlikti neužtenka standartinių įrankių. Būtinos brangios balansavimo staklės, srauto reguliavimo stendai (angl. flow bench).

Sumontavus turbiną, būtina atlikti specifines „Pre-oiling“ (išankstinio sutepimo) procedūras. Šiame puslapyje kaupiama ir sisteminama unikali, reta ir specifiška techninė informacija apie turbokompresorius. Čia pateikiami duomenys, kurių nerasite standartiniuose vartotojų vadovuose - tai gilios inžinerinės instrukcijos, gamintojų biuleteniai (angl. Service Bulletins), tikslūs priveržimo momentai (NM), detalių išdilimo tolerancijos (mikronų tikslumu) bei specifiniai programavimo ar kalibravimo algoritmai.

Būtina eksploatuojant:

• Būtina keisti alyvą, alyvos filtrą ir oro filtrą pagal automobilio gamintojo nurodymus. Keičiant alyvą ir alyvos filtrą, naują filtrą pripildyti šviežios alyvos.
• Kol variklis nėra sušilęs iki darbinės temperatūros - venkite staigaus pajudėjimo.
• Po kelionės sustojus būtina ataušinti turbokompresorių, leidžiant varikliui padirbti laisva eiga 1-2 min. prieš jį užgesinant.

tags: #elektrinis #turbinos #aktuatorius