Как работают клапана вихревых заслонок

Как работают клапана вихревых заслонок

-Мы максимально быстро и четко выполныем работы.

-Мы прислушиваемся к каждому пожеланию клиента, какое бы мелкое оно не было.

-В спорных ситуация мы стараемся всегда идти на встречу клиенту настолько, насколько это возможно.

-У нас рыночные цены. Согласитесь, что всегда возникает подозреие, если что-то стоит очень дешево или наоборот очень дорого.

-Ну и в конце концов — Мы просто хорошие люди =)

Вихревые заслонки. Заслонки впускных коллекторов. Swirl Flaps

На современных дизельных двигателях в последнее время можно встретить так называемые Вихревые Заслонки. Для чего они нужны, как работают, какой риск представляют и как с этим бороться мы и рассмотрим в сегодняшнем материале.

На фото ниже обычная вихревая заслонка от дизельного двигателя БМВ M47N:

Для чего нужны вихревые заслонки?

Как известно, в цилиндре горит не само топливо и не воздух. Горит воздушно-топливная смесь. И чем эта смесь однороднее, тем лучше она сгорает, тем выше эффективность и экономичность двигателя. Соответственно, возникает вопрос — как лучше размешать это самое топливо в цилиндре? Форсунки, подающие топливо не одной большой и толстой струёй, а вовсе даже десятком маленьких струек выступают с одной стороны. А с другой стороны у нас подается воздух. И если этот воздух подать с усилием, да еще и под хитрым углом, получится вихрь. Который отлично все смешает и не менее отлично сгорит.

Но тут перед инженерами встал вопрос — если сделать отверстие для подачи воздуха узким, то на низких оборотах вихри будут получаться отличные. Но при повышении оборотов образуется слишком сильный дефицит воздуха и на его подачу будет тратиться чрезмерно много энергии. Если сделать отверстие достаточно широким для работы на средних и высоких оборотах, то никаких завихрений на низких уже не будет, и эффективность двигателя опять снизится.

Поэтому для оптимальной работы двигателя во всех режимах подачу воздуха разделили на 2 части. В одной части никаких заслонок нет, и она всегда свободно продувается, тогда как вторая часть имеет ту самую заслонку, которая полностью закрыта на низких оборотах и тем шире открывается, чем выше обороты.

На рисунке представлена схема работы вихревых заслонок на низких оборотах. Воздух подается только через один канал. Второй канал закрыт полностью.

При повышении оборотов, когда двигателю требуется больше воздуха, постепенно приоткрывается вторая заслонка, контролируя силу воздушного потока. Полностью открытая заслонка на высоких оборотах представлена на рисунке ниже:

За положение вихревых заслонок отвечает интегрированный датчик, и соответствующий привод, изменяющий угол наклона этих самых заслонок.

Проблемы и неисправности вихревых заслонок

Наиболее популярными неисправностями вихрей на сегодняшний день являются:

• отказ датчика положения заслонок;
• слетевшие тяги с заслонок
• сильный нагар, в основном, образующийся благодаря работе клапана рециркуляции отработанных газов (ЕГР);
• отказ сервопривода;
• физическое разрушение частей вихревых заслонок с попаданием обломков в камеру сгорания (двигатель в переборку).

Если со слетевшими тягами, отказавшим моторчиком привода и выходом датчика из строя всё более-менее понятно, то сильный нагар и механическое повреждение вихревых заслонок стоит рассмотреть поподробнее.

На фото ниже представлен двигатель с сильным нагаром на вихрях:

Из-за низкого качества топлива, и исправно работающей системой ЕГР на заслонках образуется толстый слой нагара, который со временем блокирует заслонки в каком-либо положении, что очень не нравится ЭБУ и он начинает показывать «Check engine». Для 100% гарантии требуется замена впускного коллектора вместе с вихрями.

Второй серьезной проблемой вихревых заслонок является (являлось) механическое повреждение. К примеру, на двигателях BMW M47TU, выпущенных с 2001 по 2004 год довольно часто в камеру сгорания попадали отлетевшие болты крепления заслонки к шпинделю. На двигателях с 2005 года баварцы эту проблему уже решили. Однако на двигателях других производителей изредка происходят подобные инциденты до сих пор.

Отключение вихревых заслонок

Альтернативой полной замены вихрей является их не менее полное отключение. Делается путем перепрограммирования электронного блока управления двигателем (ЭБУ). В программе отключается диагностика вихревых заслонок, а сами заслонки навсегда замирают либо в закрытом, либо в открытом положении (это зависит от типа двигателя). При отключении заслонок незначительная крутящего момента на низких оборотах будет потеряна, о причинах этого мы написали выше. Однако, если сделать чип-тюнинг (программное увеличение мощности, крутящего момента и скорости реакции дроссельной заслонки), то это с лихвой (с очень большой такой лихвой!) компенсирует потерю.

Источник

Дело техники. Понаставили тут, или Зачем нужны заслонки на впуске и почему от них стремятся избавиться?

Сорвавшись однажды с насиженного места во впускном коллекторе, такая заслонка может наделать больших бед. История знает немало случаев, когда дело доходило до поломок, требовавших переборки силового агрегата.

Страх оказаться на месте владельцев, успевших финансово пострадать от подобной оказии, подталкивает других удалить заслонки, пока не поздно. Однако заслонки на впуске — элементы конструкции, а в ней ничто не может быть лишним.

Перед тем как попасть в цилиндр, воздух проходит через фильтр, каналы, отверстия и устройства, составляющие систему впуска. Все, что встречается по пути, оказывает сопротивление движению воздушного потока.

Где сопротивление — там потери, из-за которых ухудшается наполнение цилиндра свежим зарядом. В конечном итоге это негативно отражается на мощности. Чего ждут, например, когда ставят фильтры нулевого сопротивления? Разумеется, того, что отражено в их названии.

При таком раскладе возникает другой вопрос: в чем смысл установки на пути воздуха после фильтра других преград? Самая известная из них — дроссельная заслонка, но с ней хотя бы все понятно. Она управляет количеством воздуха, предназначенного для участия в сгорании топлива.

Однако помимо дросселя впускной коллектор в зависимости от варианта двигателя может оборудоваться заслонками, изменяющими его геометрию, а также вихревыми заслонками, которые как раз чаще всего и являются главными фигурантами в делах о посторонних предметах, залетевших в цилиндр. Они-то зачем?

Вопрос отнюдь не праздный, если учесть количество фирм, предлагающих услуги по удалению заслонок из впускного тракта, а также численность владельцев, отрапортовавших в интернете, как они избавились от напасти, и еще большее число желающих пойти по этой же дорожке, но пока колеблющихся в связи с возможными отрицательными последствиями такого шага.

Как ни странно это может прозвучать в свете сказанного выше, но заслонки, предназначенные для изменения геометрии впускного коллектора, как раз и должны не только компенсировать аэродинамические потери на впуске, но и увеличивать мощность мотора за счет улучшения наполнения цилиндров.

Дело в том, что в атмосферных двигателях из-за того, что впускные клапаны открываются и закрываются в определенные моменты времени, воздух во впускном коллекторе перемещается волнами, представляющими собой чередование зон с разряжением и повышенным давлением. Если подгадать, чтобы к моменту открытия клапана напротив него оказался воздушный «сгусток», можно добиться, что в цилиндр попадет больше воздуха. А раз появился дополнительный воздух, можно смело добавлять топливо и рассчитывать на увеличение мощности. В различных источниках этот эффект называют акустическим, резонансным, инерционным или газодинамическим наддувом.

Определяющими параметрами для частоты пульсаций давления в воздушном потоке являются размеры впускного коллектора и число оборотов коленчатого вала. Рассчитать размеры нетрудно, но скоростные режимы работы мотора создают проблемы.

Чем выше обороты коленчатого вала, тем короче в воздушном потоке расстояние между зонами с повышенным давлением. Это означает, что коллектор с единожды настроенными размерами позволяет добиться прироста мощности только в строго определенных режимах работы силового агрегата. При прочих же оборотах такой коллектор в лучшем случае никак не будет влиять на отдаваемую двигателем мощность, а в худшем, когда в момент открытия напротив впускного клапана окажется зона разряжения, способен снизить отдачу силового агрегата.

До появления регулируемых впускных коллекторов применялись впускные системы, рассчитанные на режимы, преимущественно используемые при повседневной езде и соответствующие диапазону частот вращения коленчатого вала, при которых развивается максимальный крутящий момент.

Во впускных коллекторах с изменяемой геометрией все не так. Исполнительный механизм — управляемая электроникой заслонка, положение которой определяет путь воздуха, направляющегося в цилиндры. На низких частотах вращения коленвала этот путь с помощью заслонки удлиняют, на высоких, когда расстояние между пиками воздушных волн сокращается, — делают коротким.

Что касается вихревых заслонок, то без них и вовсе можно было бы спокойно обходиться, если бы в дизелях и современных бензиновых двигателях топливо не впрыскивалось непосредственно в камеру сгорания в конце такта сжатия. Из-за этого на испарение капелек топлива и перемешивание полученных паров с воздухом отводится гораздо меньше времени, чем, например, в бензиновых двигателях с распределенным впрыском во впускной коллектор.

Чтобы в моторах с непосредственным впрыском за короткий промежуток времени получить качественную горючую смесь и тем самым обеспечить полное сгорание топлива, воздух необходимо сильно завихрить. Кроме того, чтобы снизить расход топлива при работе на частичных нагрузках и невысоких оборотах, в бензиновых двигателях с прямым впрыском предусмотрен режим послойного смесеобразования. В его реализации вихревые заслонки также участвуют.

Поэтому бывают они нескольких типов. В одних случаях это горизонтальные перегородки, которые разделяют впускной канал на две части, в других — перегородки имеют фигурную форму, позволяющую асимметрично перекрывать впускной канал и получать требуемое завихрение воздуха. В любом случае положение заслонок определяется режимом работы силового агрегата.

Если не вдаваться дальше в подробности, из сказанного уже вытекает, что заслонки — вещь нужная, а их отключение не может пройти бесследно. Другое дело, что все отлично, пока механизм работает, но когда-нибудь все хорошее заканчивается.

Через какое время и с последствиями какой тяжести напомнят о себе заслонки, во многом зависит от исполнения этих деталей в частности и впускного коллектора в целом. Практика показывает, что наиболее уязвимы варианты из пластика.

Именно они изнашиваются и разбиваются быстрее всего. По причине увеличившихся люфтов в опорах заслонки начинают работать неправильно, может отсоединиться тяга привода, сломаться другие детали привода, после чего заслонки останавливаются вовсе.

Положение вихревых заслонок и заслонок изменения геометрии впускного коллектора отслеживается блоком управления с помощью датчиков. Информация о текущем положении заслонок используется блоком управления для различных целей, в том числе для регулировки рециркуляции отработавших газов и проведения регенерации сажевого фильтра.

Поэтому некорректная работа заслонок либо неисправность служит сигналом для включения аварийного режима и появления ошибки по двигателю.

Впрочем, дожидаться загорания Check engine не стоит. По наихудшему из сценариев события будут развиваться в случаях самопроизвольного откручивание крепежа заслонки к оси, выпадения оси и опорных втулок из коллектора, обрыва заслонки и последующего засасывания этих деталей в цилиндр.

В некоторых моделях автомобилей предупредительным сигналом служит появление постукивания или цоканья во впускном коллекторе. Грядущие последствия могут быть слишком серьезными, чтобы оставлять предупреждение без внимания.

Обрастание сажей и нагаром — другая проблема, приводящая к затруднениям в перемещении и неправильной работе заслонок. Результат в запущенных случаях — опять-таки сигнал Check engine.

Винят в этой проблеме системы рециркуляции отработавших газов и вентиляции картера.

Надо, однако, понимать, что эти системы являются лишь проводниками масляного тумана, частичек сажи и нагара, но их количество в отработавших и картерных газах, поступающих во впускной коллектор, зависит от технического состояния двигателя. Чем оно хуже, тем быстрее заслонки будут обрастать сажей и нагаром.

Конторы, предлагающие услуги по физическому и программному удалению заслонок во впускном коллекторе, обещают, что обратившийся к ним клиент получит полностью работоспособный мотор, но предупреждают, что мощность может снизиться, и рекомендуют компенсировать потери с помощью чип-тюнинга. О том, что из-за некачественного смесеобразования и связанной с этим неполноты сгорания топлива увеличивается дымность выхлопных газов и содержание в них токсичных компонентов, обычно умалчивается.

Кому интересна экология, если правильное решение вопроса предполагает не удаление заслонок, а замену коллектора, стоимость которого в запчастях выражается трехзначным числом в американской валюте? Хорошо хоть, что далеко не во всех моторах заслонки представляют собой реальную угрозу двигателю, из-за чего их отключение и удаление не имеют такого же массового характера, как в случае с катализаторами, сажевыми фильтрами, клапанами EGR.

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY

Более 38.000 объявлений о продаже запчастей для легковых автомобилей в нашей базе объявлений

Источник