Turbinos perteklinio slėgio vožtuvas (BOV): Kas tai ir kodėl jis svarbus?

Turbokompresoriai yra neatsiejama šiuolaikinių variklių dalis, padidinanti galią ir efektyvumą, tačiau jų veikimui užtikrinti reikalingi papildomi komponentai. Vienas iš tokių yra perteklio slėgio vožtuvas (angl. Blow-Off Valve, trumpiau BOV), kuris apsaugo turbiną nuo pažeidimų staiga uždarius droselio sklendę ir leidžia efektyviau valdyti variklio veikimą. Nors BOV dažnai mėgstamas dėl išskirtinio „čiaudėjimo“ garso, jis atlieka itin svarbią apsauginę funkciją.

BOV veikimo principas ir svarba

Įsivaizduokime situaciją: automobilis greitėja, turbina pilnai įsisukusi ir tiekia suspaustą orą į variklį. Tačiau staiga vairuotojas atleidžia akceleratoriaus pedalą, ir droselio sklendė užsidaro. Suspaustas oras, kuris turėtų tekėti į variklį, atsitrenkia į uždarytą sklendę. Kadangi turbina dėl inercijos toliau sukasi ir pumpuoja orą, oro slėgis tarp turbinos ir droselio sklendės greitai kyla. Susidaro aukšto slėgio banga, kuri keliauja atgal į kompresorių ir atsitrenkia į jo sparnelius.

Šis reiškinys sukelia efektą, panašų į pagaliuko įkišimą į dviračio stipinus. Nuo pasikartojančių smūgių kenčia kompresoriaus mentės ir veleno guoliai. Be to, sumažėja turbinos apsisukimai, o vėliau prireikia daugiau laiko pakartotiniam jos įsukimui. Būtent čia į pagalbą ateina BOV. Jis montuojamas tarp kompresoriaus ir droselio sklendės. Jei BOV pastebi smūgio bangą, jis išleidžia perteklinį orą - atgal į atmosferą arba į kompresoriaus įėjimą, taip apsaugodamas turbiną.

BOV valdymo mechanizmas

BOV valdymo vamzdelis yra sujungtas su įsiurbimo kolektoriumi. Kai kolektoriuje susidaro vakuumas (pavyzdžiui, varikliui dirbant laisvomis apsukomis), BOV atsidaro. Varikliui dirbant laisvomis apsukomis, įsiurbimo kolektoriuje susidaro pakankamai žymus vakuumas (~0.5-0.7 bar), kuris atidaro vožtuvą.

Atmosferinio BOV trūkumai

Recirkuliacinio BOV atveju tai nesudaro problemų, nes abu BOV galai (tiek įėjimas, tiek ir išėjimas) yra pajungti į oro padavimo sistemą. Tačiau kai BOV išėjimas yra atvertas į atmosferą, dirbantis laisvomis apsukomis variklis ima siurbti per jį aplinkinį orą, nes per jį siurbti gerokai lengviau nei per visą oro padavimo sistemą (t.y. interkulerį, turbiną, oro filtrą ir kt.). Taip į variklį patenka oras, kuris yra:

• Nešvarus (nepraėjęs pro oro filtrą).
• Neišmatuotas oro srauto matuoklės.

Šios problemos gali sukelti variklio veikimo sutrikimus. Firminiuose atmosferiniuose BOV'uose ši problema paprastai sprendžiama reguliuojamo įtempimo spyruokle, leidžiančia sureguliuoti vožtuvą taip, kad jis neatsidarytų esant laisvų apsukų vakuumui. Tačiau tai turi trūkumą: taip sureguliuotas BOV neatsidarys atleidus akceleratoriaus pedalą, jei slėgis nebus pakankamai didelis, kad įveiktų spyruoklės pasipriešinimą.

BOV optimizavimo būdai

Julian'as Edgar'as, knygos „21st Century Performance“ autorius, pasiūlė kelis būdus, kaip pagerinti BOV veikimą ir išspręsti atmosferinių BOV trūkumus.

1. Adatažerklio vožtuvo (Bleeder) panaudojimas

Pirmasis būdas - panaudoti adatinį vožtuvą (populiariai vadinamą "bleed'erį" - nuo angl. "bleed valve"). Tam puikiai tinka nebrangus akvariuminis "burbuliatorius". Paprastai adatiniai vožtuvai automobilių tiuninge naudojami turbinos sukuriamam slėgiui pakelti, apgaunant perteklinių išmetamųjų dujų nuleidimo vožtuvo (wastegate) aktuatorių. BOV atveju, naudojimas analogiškas: jei esant 0.5-0.7 bar vakuumui BOV būna atsidaręs, reikia tiesiog susilpninti į jį iš įsiurbimo kolektoriaus ateinantį signalą. Šio metodo minusas yra analogiškas kaip ir didelio įtempimo spyruoklės naudojimo - dėl susilpnėjusio signalo BOV bus mažiau jautrus.

2. Elektroninio solenoido valdymas

Antrasis būdas, taip pat pasiūlytas J. Edgar'o, yra pats sudėtingiausias, bet, matyt, ir pats tobuliausias. Jame naudojamas solenoidinis vožtuvas (jie naudojami automobiliuose turbinos slėgio valdymui, taip pat automobilinėse dujų sistemose), kuris įterpiamas į BOV valdymo žarnelę tik tada, kai reikia išleisti perteklinį suspaustą orą, t.y., staigiai atleidus akceleratoriaus pedalą. Papildomai naudojamas nedidelis vienpusis vožtuvas, aplenkiantis solenoidą tuo atveju, kai įsiurbimo kolektoriuje (taigi ir valdymo vamzdelyje) yra slėgis. Paskutinė smulki, bet reikalinga sistemos detalė - nedidelė skylutė žarnelėje tarp BOV ir solenoido.

3. Solenoido valdymas specialiu jungikliu

Trečiasis siūlomas būdas, sugalvotas autoriaus, iš pirmo žvilgsnio kiek panašėja į antrąjį aptartą būdą, tačiau funkciniu požiūriu veikimas yra visiškai skirtingas. Čia taip pat naudojamas solenoidas, tačiau jis valdomas kitaip. Yra naudojamas specialus jungiklis, kuris įjungia elektros grandinę pasiekus tam tikrą slėgį (paprastai šis slėgis reguliuojamas gana plačiose ribose).

4. Vienpusio vožtuvo integracija

Ketvirtasis būdas kardinaliai skiriasi nuo kitų trijų. Problema sprendžiama iš esmės: jei nenorime, kad per BOV būtų siurbiamas oras, reikia užkirsti tam kelią. Šiuo tikslu panaudojamas didelis vienpusis vožtuvas, kuris leidžia pertekliniam orui išeiti per BOV, tačiau neleidžia jo įsiurbti.

Turbinos slėgio reguliavimas ir valdymo aktuatoriai

Turbinos 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 sandara ir veikimo principas

Turbinos valdymo aktuatoriai susideda iš kelių pagrindinių dalių:

• Membrana: Viena svarbiausių mechaninio turbinos valdymo aktuatoriaus dalių. Ji veikia kaip slėgio jutiklis, reaguojantis 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 (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, 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 sukasi turbinos sraigtą, kuris suspaudžia orą, tiekiamą į variklį. Didesnis oro kiekis cilindre leidžia sudeginti daugiau kuro, o tai reiškia didesnę galią ir efektyvumą.

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:

• Turbina nebeišvysto pilnos galios (pvz., anksčiau pūsdavo 0.4 bar, dabar tik 0.25-0.30 bar).
• Variklis dirba nesklandžiai, trūkčioja, ypač esant žemesnėms apsukoms.
• Automobilis praranda trauką, tampa "tupesnis".
• Degant varikliui, paspaudus apie 4000 apsukų, turbina išsijungia ir meta "Motor. Wart. Erfordel" (arba panašią) klaidą.
• Kilusios klaidos kompiuterio atmintyje išlieka kaip žurnalas, net jei indikacinė lemputė užgesta.
• Staigaus akseleravimo metu automobilis gali patekti į avarinį režimą.

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).

N75 vožtuvo vieta ir diagnostika

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. Pirmiausiai 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. Pavyzdžiui, gedimas, dėl kurio automobilis "netraukia", dažnai rodo, kad N75 vožtuvas yra blogas, kaip pastebėta Audi A6 C5 2.5 TDI modelyje.

Interkūleris ir Wastegate: papildomi turbinos sistemos komponentai

Be BOV ir N75 vožtuvo, turbinos sistemoje yra ir kitų svarbių komponentų, užtikrinančių jos efektyvų ir saugų veikimą.

• 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.

Nors turbinos suteikia didelį našumo padidėjimą, jos taip pat gali sukelti "turbo lag" - laukimo laikotarpį, kol turbina įsisuks ir pradės tiekti papildomą slėgį.

tags: #turbinos #perteklinio #slegio #voztuvas