вихревые заслонки что это такое
Вихревые заслонки в впускном коллекторе. Для чего они нужны и почему важно, что бы они работали.
Доброго времени суток.
Недавно столкнулся на сайте DRIVE2.RU с человеком который задает вопрос «восстанавливать ли работу вихревых заслонок или программно отключать их работу»
Что известно про двигатели EA 888 первого поколения 1,8 л.: Данные моторы (BYT, BZB) развивают высокую мощность во всём диапазоне оборотов, достигая максимальной мощности 160 л. с. в диапазоне от 5 000 об/мин и практически до верхнего допустимого предела. С другой стороны, в широком диапазоне оборотов двигатель развивает постоянно высокий крутящий момент. Система изменения фаз газораспределения на впуске позволила добиться полного наполнения камер сгорания и, тем самым, максимального крутящего момента 250 Н·м в диапазоне от 1 500 до 4 200 об/мин.
Для чего нужны вихревые заслонки:
На моторах с прямым впрыском, топливо в камеру сгорания впрыскивается в конце такта сжатия, из за этого время для смесеобразования (испарения топлива и смешения паров топлива с воздухом) очень мало. Закрытые заслонки сужают канал тем самым увеличивая давление и направляют поток воздуха по верхней части впускных каналов, над «вихревыми» перегородками, таким образом создаются завихрения которые ускоряют и улучшают качество смесеобразование.
Говоря простым языком капельки бензина в создавшемся завихрении испаряются и качественно смешиваются с воздухом это дает им возможность полностью сгорать в процессе воспламенения, так же при работе мотора на частичных нагрузках снижается расход топлива.
При оборотах больше 3000 об/мин заслонки постоянно открыты, чтобы уменьшить сопротивление потоку воздуха. Соответственно, при оборотах ниже указанной границы заслонки постоянно закрыты.
Исходя из вышесказанного, работа вихревых заслонок очень нужна и важна, программное и/или физическое удаление заслонок приводит к снижению мощности двигателя на оборотах ниже 3000, что само по себе увеличивает время разгона мотора, так же это приводит к неполному сгоранию топлива, нагрузку на катализатор, повышенный расход и вонючий выхлоп. А если учесть, что довольно много времени машина при городском цикле езды используется как раз в режиме до 3000 оборотов, то отсутствие заслонок как минимум некомфортно.
Вихревые заслонки впускного коллектора
Отличительной особенностью двигателей семейства Duratec-HE является пластмассовый впускной коллектор переменной длины с дополнительными вихревыми заслонками на входе в каждый цилиндр.
Теоретическое отступление. Выдержка из Etis (технический портал Форд)
В пластиковом впускном коллекторе заключены вихревые лопатки (поз.3), которые на низких скоростях уменьшают площадь впускных каналов в поперечном сечении.
Эта мера создает повышенное завихрение воздуха на впуске при низкой частоте оборотов коленчатого вала двигателя.
Повышенное завихрение воздуха на впуске способствует воспламенению рабочей смеси вокруг свечи зажигания, что в конечном итоге снижает расход топлива и уровень токсичности выхлопа.
Вихревые лопатки регулируются посредством блока вакуумной мембраны на впускном коллекторе (поз.5).
система задействуется посредством электромагнитного клапана.
Вихревые лопатки сконструированы таким образом, что они пропускают требуемое количество воздуха.
Когда двигатель выключен, вихревые лопатки закрыты.
Это все конечно хорошо. Но многим владельцам Форд Мондео с пробегом 100-150 тыс., наверняка знаком неприятный цокающий звук, доносящийся из впускного коллектора. Это как раз и есть, те самые заслонки. Все дело в том, что стальная ось заслонок закреплена в пазы пластикового коллектора. Со временем, ось расшатывается, пазы в коллекторе разбиваются, ось вместе с заслонками начинает болтаться, издавая тот самый звук. В конечном итоге, последствия могут быть печальными, обломанная заслонка имеет все шансы улететь в поршневую… Итог, думаю понятен.
Вот такой вот звук стал докучать и мне. Заказывать новые заслонки я не стал. Отпугнула даже не столько цена вопроса около 7500 руб (в постскриптуме написал почему). Под вопросом встала и сама рациональность этих заслонок в коллекторе.
Снова немного теории, кому не интересно, читаем ниже 🙂
Завихрения вихревого потока, я помню еще со времен карбюратора, когда “мастера” постоянно что-то мудрили с диффузорами. Понятно, что завихряя воздушный поток, мы должны получать более эффективное наполнение (вспомните, как быстрее всего вылить воду из бутылки). Но… Вернемся в Мондео. Сами заслонки становятся препятствием для воздушного потока, уменьшая общее пропускное сечение коллектора. Что из этого важнее: завихрения или большее пропускное сечение коллектора, инженерам Форд, конечно виднее… Свои же ощущения я отпишу ниже…
В общем, после недолгих раздумий, заслонки было решено удалить. Приурочил это к очередному ТО.
Заранее прошу прощения за качество некоторых фото. Просто было не до фотосессии, шел рабочий день 🙂
Вот они, вихревые заслонки…
Открутив вакуумный регулятор заслонок, потихоньку вытащили ось заслонок (пришлось помучатся, ось плотно подзакисла). Сами заслонки ломать не стали, вытащили их из коллектора вместе с корпусом, после удаления заслонок, корпуса установили на место. На фото справа-налево: две заслонки удалены (корпуса вставлены на место), одна заслонка вытащена вместе с корпусом, одна заслонка пока еще стоит на месте
Ну и попутно заменили тросики ручника, пыльника задних амортизаторов
Что в итоге? Мотор завелся с полоборота. Цокающие звуки пропали. Работает ровно и мягко. Со вчерашнего дня успел проехать уже 100 км. В том числе по трассе. Мое мнение: динамика как минимум не ухудшилась. А в какие то моменты, даже кажется (может я субъективен?) что отзыв на педаль газа стал четче и резче.
Что будет с расходом топлива, покажет время… Расход до удаления заслонок колебался в районе 11.5-12 литров.
Мое заключение: я доволен, проблема решена, хуже точно не стало!
Вихревые заслонки
В некоторых случаях за незначительное улучшение отдельных характеристик мотора приходится платить спорную цену. Чаще всего эта мысль приходит в голову во время разговора о различных системах, вводимых для доведения двигателя до актуальных экологических норм, и системы вихревых заслонок – не исключение. На автомобильных конвейерах они появились сравнительно недавно, в начале 21 века, но все их плюсы и минусы уже хорошо проявили себя.
Принцип действия
Одна из основных особенностей дизельного мотора – это неравномерное распределение смеси по цилиндру, так как топливо впрыскивается уже в сжатый воздух. До определенного момента это не вызывало затруднений, но растущая строгость эконорм в той их части, что касается выбросов монооксида азота, потребовала и работ по улучшению распределения смеси по цилиндру в том числе.
Это же, хотя и в меньшей степени, касается бензиновых моторов: хотя впрыск топлива у них идет на такте впуска, и тарелки клапанов сами по себе работают своеобразными завихрителями потока (плюс смесь успевает по инерции полнее распределиться за время сжатия), на ряде режимов могут возникать участки локального обеднения/обогащения смеси – отсюда рост риска детонации или пропусков воспламенения, если очаг обеднения возникает у свечи. Для современных моторов с высокой степенью сжатия, работающих на обедненных смесях, влияние неравномерного распределения смеси уже становится ощутимым.
Решение проблемы было известно еще во времена карбюраторных моторов: необходимо ввести во впуск дополнительные направляющие элементы, контролируемо завихряющие поток. На моторах с распределенным впрыском работу по управлению завихрением можно возложить на ЭБУ, оснастив эти направляющие сервоприводами и не теряя мощность на высоких оборотах из-за увеличения сопротивления впускного тракта.
Так и появились современные вихревые заслонки. На моторах с несколькими впускными клапанами (как правило – двумя, реже – тремя) к каждому клапану идет отдельный канал, и только в один из них устанавливается поворотная заслонка. Когда она частично или полностью закрыта, за соответствующим впускным клапаном возникает разрежение, и поток воздуха, прошедший через другие каналы, активно закручивается в цилиндре. На высоких оборотах, когда сама скорость потока неплохо его закручивает, а повышенное сопротивление впуска вредит мощностной характеристике, заслонка открывается.
Интересный нюанс системы вихревых заслонок в том, что на высокооборотных моторах с большой шириной фазы перекрытия клапанов она улучшает приемистость мотора «на низах»: еще в начале 90-х годов первые системы VTEC Honda функционировали схожим образом, отключая один из впускных клапанов перекрытием маслоподачи к гидротолкателю – схема, знакомая мотомеханикам по Honda CB400, к примеру.
Основные проблемы
Неизбежное загрязнение заслонок (в первую очередь вызываемое работой системы EGR) затрудняет вращение их осей, как следствие – либо полное заклинивание, либо несинхронное движение. На работе мотора это сразу сказывается, так как изменяется равномерность распределения воздуха по цилиндрам, соответственно – и состав смеси. Пытаясь скомпенсировать суммарное отклонение, ЭБУ впрыска вынуждает часть цилиндров работать на переобогащенной смеси, часть – на переобедненной. Как итог – тряска на холостом ходу, ухудшение приемистости, увеличение расхода топлива.
Кроме того, отмечалось и разрушение самих заслонок (выпадение винтов, фиксирующих заслонку на оси). На дизельных моторах с их компактной камерой сгорания это приводит к повреждению головки цилиндра и поршня, становится серьезным риск повреждения тарелок и седел клапанов.
В первую очередь сталкиваются с проблемами именно владельцы дизельных автомобилей, так как темпы загрязнения заслонок на них наиболее высоки: по сравнению с бензиновыми моторами выше объем отработанных газов, поступающих на впуск в режиме холостого хода, а также увеличено количество сажи. Из-за этого заслонки быстрее обрастают нагаром, особенно быстро – при неисправностях турбокомпрессора, так как к саже добавляются еще и микрочастицы масла, стекающего под «холодную» крыльчатку и на высоких оборотах превращаемого в масляный туман.
Однако же нужно помнить, что при соответствующей незначительной корректировке карт впрыска мотор сможет работать и без вихревых заслонок, поэтому спрос на услуги по их удалению стабилен.
Удаление вихревых заслонок
В простейшем случае заслонки фиксируются в постоянно открытом положении, но это не устраняет риск их разрушения. Глушение кустарными методами быстро приводит к появлению аварийного индикатора на приборной панели: постоянно пытаясь двигать заблокированную заслонку, сервопривод отказывает, а, так как программа контроля исправности в ЭБУ впрыска не отключена, фиксируется неисправность. Оптимальный вариант – это снятие самого блока заслонок с их сервоприводами и изготовление соответствующих заглушек в отверстия впускного коллектора.
После этого в блок управления впрыском заливается прошивка, в которой как отключен сам алгоритм управления вихревыми заслонками, так и изменены топливные карты. Без этого на низких оборотах будет довольно ощутимо снижение крутящего момента и, соответственно, приемистости. Оптимальным вариантом будет даже более глубокая коррекция калибровок системы впрыска, то есть чип-тюнинг в его классическом смысле: не возврат мотора к первоначальным параметрам после вмешательства, а их улучшение.
Вихревые заслонки: принцип работы, проблемы и способы их устранения
Система вихревых заслонок впускного коллектора (Swirl flaps/VSA) служит для улучшения топливовоздушной смеси за счет лучшего и однородного смешивания. Задача системы — оптимизация работы ДВС в диапазонах низких и средних оборотов: улучшение тяги, более экономичный расход топлива.
Вихревые заслонки (другое название — клапаны) устанавливают как на дизельные, так и на бензиновые автомобили, основные марки-популяризаторы — Audi, BMW, Mercedes, Volkswagen, Ford.
Принцип работы
При наличии системы во впускном коллекторе подача воздуха разделена на 2 канала: один канал с установленной заслонкой, другой без заслонки, и свободно продувается. Система разработана таким образом, что при работе на частичной нагрузке (менее 3000 оборотов для дизельных автомобилей и менее 2700 для бензиновых), заслонка за счет длины и геометрии впускного тракта создает завихрение и улучшает топливную смесь. При полной нагрузке заслонка открывается полностью для подачи большего объема воздуха. За работу заслонок отвечает датчик положения, который регулирует степень открытия.
Частые проблемы, связанные с заслонками
Главная причина проблем с вихревыми заслонками — плохое качество топлива. Из-за этого на лопатке копится нагар, что в дальнейшем приводит к заеданию и износу. Средний ресурс работы системы — 100 тыс. км.
Наиболее опасный случай — разрушение узла, когда отломавшиеся части заслонки, проходя дальше по воздушному каналу, повреждают клапаны, поршни и цилиндры мотора.
Другие распространенные неисправности — выход из строя датчика положения заслонок, отказ моторчика привода, слетевшая тяга.
Симптомы возможных неполадок системы вихревых заслонок:
• появление стука, дребезжания,
• потеря мощности,
• увеличение расхода топлива,
• повышение дымности.
Если же нагар полностью заблокировал заслонку в одном положении, ЭБУ отправит сигнал об ошибке — Check Engine.
Партнер АДАКТ рассказывает про проблемы с вихревыми заслонками на VW Touareg:
Варианты устранения неисправностей системы
1️⃣ Отключение вихревых заслонок/
Отключение выполняется путем перепрограммирования ЭБУ двигателя. При таком подходе отключается контроль датчика системы, а сами лопатки фиксируется в открытом положении. Физически удалять вихревые заслонки необязательно, однако многие водители заказывают данную услугу, чтобы полностью исключить вероятность разрушения и связанные с этим дальнейшие проблемы. Также можно дополнительно установить заглушки.
При отключении системы будет небольшое падение тяги на низких оборотах. Его можно компенсировать за счет мощностного программного тюнинга мотора (чип-тюнинг). Собственно, прошивая ЭБУ для отключения заслонок, обычно сразу записывают программу, улучшающую динамику.
Отключение/удаление вихревых заслонок — наиболее бюджетный и популярный способ решения проблемы неисправной системы.
2️⃣ Ремонт и чистка вихревых заслонок.
Ремонт, как правило, сводится к замене неисправных или некачественных элементов системы: мест крепления, прокладок и тяги, привода и датчика положения. Например, частыми причинами стука вихревых заслонок является поломка/деформация рычага привода или разрушение мест крепления.
Замена — достаточно дорогостоящее решение, не столько из-за цен на запчасти, сколько из-за стоимости сервисных работ. Плюс в случае разрушения заслонки в прайс ремонта добавятся работы по устранению нанесенного мотору ущерба. Мы рекомендуем делать замену раньше заявленного срока службы, особенно если заливаете топливо не лучшего качества.
В некоторых случаях после замены элементов или системы целиком необходимо проводить адаптацию вихревых заслонок.
Чистку заслонок выполняют, сразу промывая весь впускной коллектор, включая клапан ЕГР и дроссельную заслонку, иначе это делать просто бессмысленно. Собственно, во многом в появлении нагара виновата как раз работающая система ЕГР. Поэтому очистку придется делать регулярно (желательно через каждые 20–30 тыс. км).
Обращайтесь к нашим региональным партнерам на диагностику системы. Специалисты установят причину проблем и проконсультируют, как быть дальше: удалять вихревые заслонки или заменить неисправные элементы.
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.
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.
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.
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.
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.
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