Очень часто такая важная часть турбины высокого давления, как актуатор выходит из строя и не подлежит дальнейшему ремонту. В таком случае единственным выходом является полная замена этой детали. Однако «родной» актуатор, то есть изначально установленный на турбине, отрегулирован на самом заводе. Поэтому при его переустановке необходимо выполнить данную процедуру заново. Естественно, лучше всего для этого воспользоваться услугами профессионалов из автосервиса, хотя при наличии достаточного опыта любой автовладелец может выполнить все настройки самостоятельно.
Первым и наиболее характерным признаком того, что актуатор нуждается в настройке является дребезжание в области турбины , проявляющееся во время глушения двигатели или перегазовки. Такое явление говорит о том, что ход движения штока стал слишком свободным, и требует срочной регулировки. Вторым важным симптомом, свидетельствующим о необходимости регулировки актуатора, является плохой наддув при полной исправности остальных деталей, ответственных за это свойство турбины.
Регулировка наддува
Для улучшения наддува необходимо повысить давление турбины . Для этих целей используют несколько методов.
1. Простейший способ изменения силы наддува - замена пружины в актуаторе. Здесь действует элементарное правило: чем жестче пружина (больше упругость), тем выше будет давление, и наоборот.
2. Затягивание или расслабление актуатора по резьбе. Это увеличивает либо уменьшает величину открывания заслонки. Расслабление приведет к удлинению, а затягивание к укорачиванию тяги клапана. Весь механизм регулировки актуатора этим способом сводится к тому, что более короткая тяга создаст максимально плотное закрывание заслонки, что по закону физики потребует большего усилия (давления) и продолжительности на ее открывание. В свою очередь это приведет к ускорению раскручивания крыльчатки турбины.
3. Установка буст-контролера или соленоида - устройства, которое изменяет реальный показатель давления. Механизм его действия сводится к тому, что, установленный перед актуатором, он выбрасывает часть воздушного потока, понижая таким образом давление. Управление самого буст-контролера происходит посредством компьютера.
Регулировка штока
Для подтягивания регулирующей гайки штока актуатора рекомендуется предварительно снять турбокомпрессор, что позволит дополнительно (визуально) проконтролировать степень закрывания калитки. В обычном положении, то есть когда турбина отключена, актуатор должен быть полностью закрытым. Калитка также не должна вибрировать при легком постукивании по ней. По этой причине регулировочную гайку необходимо закручивать до предела, пока калитка актуатора не закроется полностью.
С целью повышения мощности автомобильного двигателя некоторые водители прибегают к установке турбины (или, как ее еще называют, «турбокомпрессора»). В этом плане, наиболее эффективными считаются турбины высокого давления, конструкция которых отличается от обычных устройств наличием клапана, устраняющим избыточное давление на высоких оборотах. Этот клапан может иметь разные названия: «актуатор», «вестгейт» или «вакуумный регулятор», но все они обозначают деталь, отвечающую за защиту турбины от перегрузок в процессе ее работы на высоких оборотах.
Однако, как и все детали, актуатор иногда выходит из строя, из-за чего его приходится менять. Штатные детали настраиваются производителем, а вот сменные запчасти приходится регулировать в самостоятельном порядке. Многие специалисты советуют доверить вопрос настройки вестгейта опытным мастерам, у которых есть для этого все необходимое оборудование, но, в крайнем случае, можно попробовать обойтись и собственными силами; а о том, как это сделать, Вы узнаете из данной статьи. Но для начала разберемся с принципом работы и наиболее распространенными поломками актуатора.
1. Как работает «защитник» турбины?
Итак, мы уже выяснили, что актруатор турбины является специальным регулятором, ограждающим устройство от перегрузок и представляющим из себя клапан, который устанавливается в выпускном коллекторе непосредственно перед самой турбиной.
Принцип работы такого регулятора заключается в следующем: когда обороты силового агрегата, а соответственно, и давление отработанных газов, вместе с оборотами колеса турбины возрастают, открывается обходной клапан, через который газы проходят мимо турбинного колеса. Если рассматривать процесс более детально, то, перемещаясь через горячую часть турбокомпрессора, выхлопные газы активизируют движение крыльчатки и самого вала, на котором еще находится крыльчатка холодной части устройства турбины. Именно эта часть создает давление во впускном коллекторе, что обеспечивает подачу воздуха в камеру сгорания. Когда турбинное колесо достигает больших оборотов и давление выхлопных газов увеличивается, в игру вступает актуатор, открывающий обходной клапан и способствующий выходу отработанных газов мимо колеса турбины.
Достигнув высоких оборотов, турбонагнетатель просто не способен самостоятельно разогнаться в полную силу, и в этом ему помогает описанное устройство. При нажатии на на турбине открывается вестгейт, сквозь который выходят выхлопные газы, позволяя большому количеству воздуху попасть в клапаны.
2. Причины поломки и замена актуатора турбины
Среди наиболее распространенных поломок актуаторов выделяют повреждения его электронных составляющих, неисправности электромотора и поломку зубьев шестерней привода. При наличии соответствующих запасных деталей ликвидировать появившуюся проблему не составит большого труда, особенно в условиях специализированных мастерских. Чтобы точно определить, с чем приходится иметь дело, выполняют тестирование , а для проведения процедуры необходимы специальные тестеры, использующиеся с целью проверки состояния контроллера. Конечно, в «домашних условиях» всего необходимого оборудования может и не оказаться, но это не мешает многим автовладельцам браться за ремонт без него.
В некоторых случаях, в ходе продолжительной эксплуатации транспортного средства, может понадобиться не только ремонт, но и полная замена вышедшего из строя актуатора. Как правило, причиной такой необходимости является поломка манжеты и маслосъемных колпачков, а следствием – снятие старого вестгейта и установка нового устройства.
Процедура монтажа начинается с изъятия из корпуса старой манжеты, после чего обе поверхности обезжириваются, и, за счет клея-герметика, новая манжета наклеивается на корпус с двумя колпачками. Чтобы обеспечить вакуум и дополнительную смазку после застывания Литола, между колпачками набивается зазор. Мембрана сажается на клей и завальцовывается по кругу, а в завершение процесса производится настройка актуатора.
3. Как настроить актуатор турбины?
Внешним проявлением необходимости регулировки актуатора является характерное дребезжание в области турбины при глушении двигателя и в ситуациях перегазовок на сбросе. Появление дребезжания чаще всего обусловлено свободным ходом штока и исходит от калитки регулятора. Также о необходимости настройки будет свидетельствовать недостаточный наддув, конечно, при условии исправности всех остальных узлов и полной герметичности впуска.
Нужно отметить, что процедура самостоятельной регулировки актуатора всегда выполняется на собственный страх и риск, и ответственность за результат всегда лежит на самом автовладельце. Для увеличения давления наддува могут применяться несколько способов. Наиболее простой – это замена пружины устройства, так как более упругая деталь сможет увеличить давление, в то время как более мягкая, наоборот, снизит его.
Второй способ - затягивание либо расслабление конца вестгейта, что регулирует уровень открытия/закрытия заслонки. Расслабление конца удлинит тягу перепускного клапана, а затягивание – укоротит.
Более короткая тяга будет способствовать плотному закрытию заслонки, что потребует большего давления и времени для ее открытия. За счет этого удается добиться быстрого раскручивания крыльчатки.
И еще один вариант действий, который помогает увеличить наддув – это установка соленоида (буст-контроллера), механизма, который изменяет реальный показатель давления. Он устанавливается перед актуатором и снижает давление, воздействующее на вестгейт. Буст-контроллер выпускает часть воздуха, обманывая таким образом актуатор.
Обратите внимание! Подлезть к нужной регулирующей гайке можно, лишь сняв турбокомпрессор или из-под машины, протянув руку в район байпаса. Подтянув гайку, Вы укоротите шток, и калитка прикроется. Для выполнения этой задачи потребуется определенный инструментарий, а точнее, ключ на 10 и плоскогубцы с длинными «носами». Выполнять процедуру рекомендуется после предварительного снятия катализатора, что даст возможность дополнительного визуального контроля степени закрытия актуатора.
То есть, сначала нужно снять скобу со штока, затем отвернуть гайку на 10 (вполне возможно, что она будет болтаться), после чего с помощью плоскогубцев следует подтянуть регулировочную гайку (хотя на гайку деталь не очень похожа) против часовой стрелки до тех пор, пока калитка полностью не закроется (для проверки просто постучите по ней пальцем, она не должна вибрировать). Выполнив эти действия, подтяните гайку еще на 3-4 витка резьбы (каждый оборот – это примерно 0,315 Бар на мембране актуатора), а после осуществления настройки необходимо законтрить гайку на 10 и установить скобу обратно. В спокойном положении актуатор должен быть закрыт по максимуму.
Два года назад, когда я только начал заниматься мультикоптерами, мне пришлось сделать небольшой . Поскольку квадрокоптер задумывался сугубо автономным, все что требовалось от этого пульта - это управлять беспилотником во время испытаний и настройки.
В принципе, пульт со всеми возложенными на него задачами справлялся вполне успешно . Но были и серьезные недостатки.
- Батарейки в корпус никак не влазили, поэтому приходилось их приматывать к корпусу изолентой:)
- Настройка параметров была вынесена на четыре потенциометра, которые оказались очень чувствительными к температуре. В помещении настраиваешь одни значения, выходишь на улицу - а они уже другие, уплыли.
- У Arduino Nano, которую я использовал в пульте, есть всего 8 аналоговых входов. Четыре были заняты настроечными потенциометрами. Один потенциометр служил газом. Два входа были подключены к джойстику. Оставался свободен только один выход, а параметров для настройки гораздо больше.
- Единственный джойстик был вовсе не пилотным. Управление газом с помощью потенциометра тоже весьма угнетало.
- А еще пульт не издавал никаких звуков, что иногда бывает крайне полезно.
Чтобы устранить все эти недостатки, я решил кардинально переделать пульт. И железную часть, и софт. Вот что мне захотелось сделать:
- Сделать большой корпус, чтобы в него можно было запихнуть все что хочется сейчас (включая батарейки), и что захочется позже.
- Как-то решить проблему с настройками, не за счет увеличения числа потенциометров. Плюс, добавить возможность сохранения параметров в пульте.
- Сделать два джойстика, как на нормальных пилотных пультах. Ну и сами джойстики поставить православные.
Новый корпус
Идея чрезвычайно проста и эффективна. Вырезаем из оргстекла или другого тонкого материала две пластины и соединяем их стойками. Все содержимое корпуса крепится либо к верхней, либо к нижней пластине.
Элементы управления и меню
Чтобы управлять кучей параметров, нужно либо разместить на пульте кучу потенциометров и добавить АЦП, либо делать все настройки через меню. Как я уже говорил, настройка потенциометрами не всегда хорошая идея, но и отказываться от нее не стоит. Так что, решено было оставить в пульте четыре потенциометра, и добавить полноценное меню.
Чтобы перемешаться по меню, и менять параметры обычно используют кнопки. Влево, вправо, вверх, вниз. Но мне захотелось использовать вместо кнопок энкодер. Эту идею я подсмотрел у контроллера 3D-принтера.
Разумеется, за счет добавления меню, код пульта распух в несколько раз. Для начала я добавил всего три пункта меню: "Telemetry", "Parameters" и "Store params". В первом окне отображается до восьми разных показателей. Пока я использую только три: заряд батареи, компас и высота.
Во втором окне доступны шесть параметров: коэффициенты PID регулятора для осей X/Y,Z и корректировочные углы акселерометра.
Третий пункт позволяет сохранять параметры в EEPROM.
Джойстики
Над выбором пилотных джойстиков я долго не размышлял. Так получилось, что первый джойстик Turnigy 9XR я добыл у коллеги по квадрокоптерному делу - Александра Васильева, хозяина небезызвестного сайта alex-exe.ru . Второй такой же заказал напрямую на Hobbyking.
Первый джойстик был подпружинен в обоих координатах - для контроля рыскания и тангажа. Второй я взял такой же, чтобы затем переделать его в джойстик для управления тягой и вращением.
Питание
В старом пульте я использовал простой регулятор напряжения LM7805, который кормил связкой из 8 батареек AA. Жутко неэффективный вариант, при котором 7 вольт уходили на нагрев регулятора. 8 батареек - потому что под рукой был только такой отсек, а LM7805 - потому что в то время этот вариант мне представлялся самым простым, и главное быстрым.
Теперь же я решил поступить мудрее, и поставил достаточной эффективный регулятор на LM2596S. А вместо 8-ми AA батареек, установил отсек на два LiIon аккумулятора 18650.
Результат
Собрав все воедино, получился вот такой аппарат. Вид изнутри.
А вот с закрытой крышкой.
Не хватает колпачка на одном потенциометре и колпачков на джойстиках.
Наконец, видеоролик о том, как происходит настройка параметров через меню.
Итог
Физически пульт собран. Сейчас я занимаюсь тем, что дорабатываю код пульта и квадрокоптера, чтобы вернуть им былую крепкую дружбу.
По ходу настройки пульта, были выявлены недостатки. Во-первых, нижние углы пульта упираются в руки:(Наверное я немного перепроектирую пластины, сглажу углы. Во-вторых, даже дисплея 16х4 не хватает для красивого вывода телеметрии - приходится названия параметров сокращать до двух букв. В следующей версии девайса установлю точечный дисплей, либо сразу TFT матрицу.
Существует множество вариантов конструкции приводов. Наиболее простые приводы состоят из ходового винта, тисков, зажима и рычагов. Такие системы можно встретить в различных механизмах: от соковыжималки до дробилки камней.
Более продвинутые линейные приводы включают в себя баллоны со сжатым воздухом, которые используются для обеспечения большей мощности частей машин. Они используются в гидравлических цилиндрах и, нередко являются составной частью строительной техники, такой как отбойные молотки, подъемники и домкраты.
Существует и третий тип приводов – электрические. Они состоят из катушек с проволокой, которые вращаются под действием электромагнитной силы. Электрические линейные приводы чаще всего используются для открытия или закрытия дверей в автомобилях. Их еще можно встретить внутри двигателей электротранспорта или на конвейерах.
Специализированные приводы
Специализированные линейные приводы используются для узкого круга важных задач. Такими могут быть гидравлические детали для управления полетом на больших самолетах, которые должны перемещаться с точностью в десятые доли миллиметра. Еще их используют для станочного оборудования с крошечными серводвигателями и зубчатыми ремнями. Даже недорогие шаговые двигатели с линейным приводом, используемые в принтерах для домашних компьютеров, имеют шаг до одного миллиметра.
Особенности конструкции в зависимости от применения
Инженеры, интегрирующие линейные приводы в оборудование, должны детально понимать условия их работы, чтобы определить, какую конструкцию применять в той или иной ситуации. Это делается из экономических соображений, так как чем меньше ход рабочего цикла привода, тем дороже он стоит.
Например, печатная головка в принтере должна располагаться очень точно над листом бумаги. Тормозные цилиндры в автомобиле, напротив, должны поглощать большое количество энергии, чтобы уменьшить время торможения и путь до полной остановки.
Гидравлические цилиндры на больших экскаваторах, используемых в строительстве, должны уметь перемещать сотни килограммов груза с относительно маленькой погрешностью.
Линейные приводы с электронным управлением, используемые в процессе сборки небольших деталей, перемещаются с ослепительной скоростью и собирают сотни микрочипов за небольшое время.
Как видно из всего вышесказанного, линейные приводы, хоть и имеют общие конструктивные особенности, сильно отличаются друг от друга по применению. Это обусловлено многими факторами: нагрузкой на прибор, размером, скоростью работы и многим другим.
Турбокомпрессор – один из самых важных и дорогостоящих узлов автомобиля. Однако не смотря на 10-летнюю долговечность, актуатор турбокомпрессора часто ломается, если машину эксплуатировать в тяжелых условиях. В этой статье рассмотрим причины неполадок изделия.
Первые признаки
Итак, выход из строя актуатора или турбины связан с пропаданием тяги или снижением мощности. Также одной из причин является выход дыма из выхлопной трубы при разгоне. При этом дым имеет синий, черный или белый цвет. Кроме того, обратим внимание на работу двигателя: если слышны скрежет, свист или странные шумы, значит проблема действительно в турбине. Еще несколько признаков – увеличение расхода топлива или моторного масла, а также падение давление масла или воздуха.
Виды неисправностей
- Если автомобилист обнаружил синий дым, значит моторное масло сгорело в цилиндрах. Туда масло попадает из турбокомпрессора. В случае обнаружения черного дыма нельзя исключать утечку воздуха. А что касается белого цвета выхлопа, то здесь дело в засорении сливного маслоотвода турбонагнетателя.
- К причинам свиста можно отнести утечку воздуха на стыке выхода силового агрегата и актуатора. Скрежет указывает на сильное трение между собой элементов всей системы турбонаддува.
Три причины
Исходя из всего вышеперечисленного, можно выделить три основные причины неполадок актуатора, что влечет за собой диагностику и ремонт турбины .
- Нехватка масла, слабое давление масла. Эта неисправность связана с утечкой или пережимом масляных шлангов, которые, возможно, еще и неправильно установлены по отношению к турбине. Из-за данного дефекта быстро изнашиваются кольца, шейки вала, а также происходит перегрев радикальных подшипников турбины. Все эти детали не ремонту не подлежат.
- Грязное и некачественное масло – тоже один из факторов, приводящих к преждевременному износу актуатора турбины. Кроме того, при этом сокращается срок службы подшипника, закупориваются маслоотводные каналы, а также возникают повреждения оси. Масляная жидкость с густой консистенцией очень вредно для подшипников, ведь из-за него появляется осадок, который нарушает герметичность турбины.
- Третья причина – посторонние предметы внутри турбокомпрессора. Засорение негативно влияет на срок службы лопаток турбинного и компрессорного колес, что приводит к падению воздушного давления. Также наносится существенный вред ротору. В этом случае понадобится замена фильтра компрессора. Также не помешает улучшить герметичность впускного тракта. А что касается турбины, здесь потребуется замена впускного коллектора (в случае его выхода из строя) и вала.