Как работают вихревые заслонки впускного коллектора мерседес
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 20.09.2024
В последнее время в нашу компанию обращается множество клиентов с просьбой отключить и удалить вихревые заслонки (заслонки впускных каналов, inlet flaps)
Мотивировка у клиентов очень простая - зачастую ремонт системы на рядниках стоит от 30-40 тысяч, а на V-образных моторах, соответственно, в два раза больше!
Многие клиенты в последнее время при обращении говорят примерно так: "Удалите мне к чертям все эти экологии: егр, сажевик, вихри". К сожалению, в последнее время развелось слишком много недобросовестных тюнеров, работающих по принципу "лишь бы где ухватить".
Заслонки впускных каналов не относятся к экологическим системам! Они предназначены для того, чтобы делать топливно-воздушную смесь более однородной. Как следствие,
горение в цилиндрах происхоит более эффективно по всему объёму. Более подробно об этом расписано в соответствующей статье у нас на сайте ( Принцип работы вихревых заслонок )
Сегодня же поговорим о самых распротранённх поломках этой системы, о причинах возникновения этих поломок и конечно же о решениях, предотвращающих поломки!
Все 100% поломок связаны с нагаром на самих заслонках
Работа совеременных блоков управления двигателем (ЭБУ) предполагают опрос крайних положений заслонок. То есть крайнее открытое и крайнее закрытое положение. В случае если диагностика показала, что крайние положения не достигнуты, что выдаётся соответствующая ошибка и мотор "падает" в аварийный режим с ограничением мощности. Это самый простой вариант
Рассмотрим более "плачевные" варианты.
На начальном этапе "болезни" мы имеем тот же нагар на заслонках, но в малых колчиествах. ЭБУ, пытаясь найти крайние положения, может "пробить" заслонками этот нагар. Однако, моторчик, управляющий заслонками, будет делать это уже с усилием. Отсуда мы имеем сразу несколько проблем (в зависимости от мотора набор может различаться, возьмём самый распространённый ОМ642 от Mercedes):
-не выдерживают места креплений тяг и ломаются
-не выдерживают сами тяги и обламываются (обычно тоже в местах креплений)
-не выдерживают сами моторчики, не расчитанные на такие усилия, и сгорают
-обламываются сами заслонки и падают в коллектор. Надо признать, что это самая-самая редкая проблема, характерная для моторов M57 от BMW
То есть вся беда с заслонками творится из-за нагара! Можно сказать, что это всё из-за некачественного топлива и это будет абсолютно верное утверждение. Но мы возьмём глубже и докопаемся до самой сути
Так как система заслонок стоит на впускных коллекторах, то через неё проходит помимо приточного воздуха ещё 2 основных газовых потока:
-отработанные газы от системы их рециркуляции - так называемый ЕГР (EGR - exhaust gaz recirculation)
-система вентиляции картерных газов (PCV - Positive Crankcase Ventilation)
Работу первой системы мы достаточно подробно описали в соответствующей статье на нашем сайте ( Принцип работы системы ЕГР ). Если вкратце и по-простому, то система ЕГР - это связка между выхлопной трубой и впускным коллектором, имеющая охладитель (температура газов порой достигает 850+ градусов и их необходимо остужать перед подачей в цилиндры) и клапан, дозирующей определённым образом ОГ по программе, заложенной в ЭБУ
Проведя пальцем по выхлопной трубе, можно оценить какая чернота гонится на впуск! В первую очередь это оседает как раз на заслонках на впуске
Система PCV была разработана для того, чтобы убрать избыточное давление из картера. Чем это плохо? Всё просто. Избыточное давление выдавливает все сальники и мы получаем течь масла..
На третьем такте работы мотора (горение), мы получаем очень большое давление! Этого давления хватает, чтобы только образовавшиеся отработанные газы нашли микрозазоры и устремились прямиком в масляный картер и под клапанную крышку (сейчас мы рассматриваем только лишь вариант с картером). PCV - это связка между картером и впуском (обычно это начало впуска, т.к. поток газов довольно холодный это можно делать), не сменным маслоотделителем и клапаном, стравливающем избыточное давление
Чем плоха эта система? Вроде всё верно сделано, газы надо отводить из картера! Однако, в процессе работы мотора мы получаем в газах большое количество масла. Наверняка хоть раз любой автовладелец видел или слышал о том, что на патрубках воздушных рядом с интеркулером много масла. Так вот это и есть недостаток штатной системы маслоотделения
По факту мы получаем большой слой нагара в виде сажи от системы ЕГР, к которому добавляется масло из картера. В среднем на моторе от 50.000км пробега этот слой может достигать на всей системе впуска от 5мм.
Таким образом, вся беда с системой вихревых заслонок заключается в наличии системы ЕГР и несовершенстве системы вентиляции картерных газов
Мы предлагаем полноценное решение данной проблемы. То есть отключением ЕГР и доработкой PCV, путём установки дополнительного маслоотделителя. Эти доработки позволят не только продлить службу заслонкам впускных каналов, а так же уменьшить нагар на клапанах и поршневой системе
Защищяйте свои деньги! Потратив на доработку сравнительно небольшие суммы, вы получаете гораздо большую надёжность мотора!
Вихревые заслонки (Inlet manifold swirl flaps)
Теория
Для того чтобы разобраться для чего нужны вихревые заслонки надо понять на какие характеристики двигателя они влияют
Основная характеристика двигателя - это его крутящий момент, который позволяет автомобилю преодолевать различные силы, противодействующие движению автомобиля и вызванные в основном: инерцией, лобовым сопротивлением, трением качения и т.п.
Если посмотреть графики замеров с мощностных стендов, то для каждого двигателя мы увидим изменяющийся крутящий момент, пики которого приходятся на определенный диапазон оборотов коленчатого вала. К примеру, для большинства бензиновых атмосферных моторов этот диапазон будет лежать в районе 3000-4500 об/мин. Если бы было возможно расширить этот диапазон и выровнять его, то мы бы не знали горя при обгонах, подъёмах и трогании с места
На величину крутящего момента можно повлиять несколькими способами:
-увеличить рабочий объём двигателя
-увеличить размер шатунов
-улучшить качество приготовления топливной смеси и улучшить процесс горения с целью полного сжигания топлива
В данном случае мы не будем рассматривать физически доработки двигателя
Что такое вихревые заслонки
Для бензиновых и дизельных моторов существуют разные инженерные решения, но преследующие одну и ту же цель - улучшить качество топливной смеси, чтобы топливо сгорало как можно в большем объёме из того, что впрыскивается в цилиндры
Для малых оборотов двигателя (бензиновые двигатели в диапазоне до 3000 об/мин, дизельные - до 2300-2700 об/мин) наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью и, соответственно, сгорание топлива происходит не оптимальным образом. Чтобы улучшить топливную смесь инженеры разработали такую систему как заслонки впускных каналов, которая либо за счёт изменения длины и геометрии впускного тракта, либо сталкивания воздушных потоков позволяет создавать вихревые потоки воздуха и тем самым улучшать топливную смесь.
На больших диапазонах оборотов (бензиновые - свыше 3000 и дизельные свыше 2700 об/мин) требуется максимальное сечение впуска для прохождения большего объёма воздуха и максимально простое движение потока
Вихревые заслонки на дизельном двигателе
Рассмотрим пример дизельного мотора 3.0 TDI концерна Volkswagen, устанавливаемые на линейку моделей Audi, VW и Porsche
V-образная компоновка 6-ти цилиндрового мотора подразумевает 2 впускных коллектора (ниже на фото под номером 1) на каждые 3 "горшка" каждого из рядов. В отличии от двигателей OM642 от мерседес, инженеры VAG выбрали схему с двумя электромеханическими бесступенчатыми моторчиками (номер 3 на фото) для управления залонками (на фото номер 2) коллекторов
Согласно математической модели электронных блоков управления двигателем EDC16 и EDC17, для обеспечения приготовления топливной смеси близкой к идеальной вихревые заслонки имеют 3 режима:
1. полностью закрытое состояние. Обеспечивается на режимах холостого хода и до достижения показания ДПКВ вплоть до 1250 об/мин
2. бесступенчатое открытие в диапазоне от 1250-2750 об/мин
3. полностью открытое положение. Режимы работы: пуск двигателя, аварийные режимы двигателя (с ограниченной мощностью) и после 2750 об/мин
Работая в связке с спиралевидным и тангециальными впускными каналами, вихревые заслонки обеспечивают оптимальное смесеобразование
Моторчики управляют заслонками с помощью шатунного толкателя. Положение вихревых заслонок контролируется интегрированным датчиком
Проблемы и их решения
Среди самых распространенных проблемам в работе этой системы можно отметить следующие:
-датчик(и) положения заслонок выдают некорректные данные. (самые частое -слетают тяги или в процессе эксплуатации образуется большой нарост на самих заслонках). На фото ниже показана заслонка с большим количеством нагара на примере 3х литрового дизельного мотора от BMW
-заслонки из-за большого нагара обламываются и падают в коллектор (занавес, переборка двигателя)
Как всегда есть простое и дешевое решение, а есть дорогой ремонт:
-восстановление системы. Для 100% гарантии необходимо менять впускной коллектор с грязными и изношенными вихрями
-отключение системы. Для этого в программе отключается диагностика и снимается управление с этой системы. При этом заслонки навсегда замирают. Для различных типов двигателей либо в закрытом, либо в открытом положении.
Наша компания предупреждает, что в любом случае при отключении данной системы топливная смесь готовится не оптимальным образом, что приводит к некоторой потери крутящего момента на малых оборотах. Конечно, данная потеря не ведёт к существенным изменениям и не ощущается большинством клиентов. Но такой эффект имеет место быть.
Эту потерю можно с лихвой компенсировать с помощью программного увеличения мощности - чип-тюнингом, поэтому мы рекомендуем воспользоваться этой услугой совместно с отключением вихрей
Специалистами компании "Лаборатория Скорости" выполнены работы чип-тюнинга двигателя Mercedes-Benz ML320 CDI (OM642) в кузове w164 с заводской мощностью 224 л.с. - изменение программы управления двигателем для отключения заслонок впускных каналов (вихревых заслонок).
Двигатель Мерседес МЛ320 СДИ управляется ЭБУ Bosch EDC16. Работы с этим блоком производятся через диагностический разъем, располагающийся под рулём:
Для двигателя OM642 (280CDI, 300 CDI и 320 CDI) характерны несколько "болезней", которые можно решить как физическим вмешательством - заменой компонентов, так и программными методами - отключением управления и контроля системы. К таким "болезням" относятся такие наиболее часто встречающиеся: забитый сажевый фильтр, засоренный клапан рециркуляции отработанных газов, неработающие заслонки впускных каналов.
Клиент обратился с проблемой - двигатель ограничен в развиваемых оборотах и сильно потерял в мощности. Компьютерная диагностика показала следующую ошибку: " 2513-1check component m55 (inlet port shutoff motor). positioner signal fault ". Данная ошибка свидетельствует о неисправной работе сервопривода вихревых заслонок впускных каналов. Для такой неисправности в программе управления двигателем предусмотрен аварийный режим двигателя - ЭБУ записывает в свою память код ошибки, выбивает на приборной панели значок Check Engine, отключает турбину и ограничивает обороты двигателя.
Данная система разработана для лучшего приготовления топливной смеси - перемешивания отработанных газов (работа системы ЕГР) и чистого воздуха и для лучшего наполнения цилиндров топливной смесью.
Следствием того, что работа заслонок впускных каналов сопряжена с работой системы ЕГР, является отложение сажи и смолы на заслонках. Из-за естественного износа и этих отложений система часто выходит из строя. Её можно отключить в программе управления двигателем и она больше никогда не будет беспокоить.
Сама система состоит из непосредственно самих заслонок во впускных коллекторах на левой и правой головке блока цилиндров, одного сервопривода и тягами, которыми сервопривод управляет заслонками. По строго заданной программе, определенной в ЭБУ двигателя, на определенных режимах открывая или закрывая на необходимый угол заслонки. Сервопривод располагается в развале блока цилиндров:
Время перепрошивки ЭБУ двигателя Mercedes ML320 CDI для удаления вихревых заслонок - около 2-х часов.
-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.
Читайте также: