Controlul electronic al presiunii de supraalimentare

În prezent, aproape toate motoarele diesel moderne, dar și cele pe benzină, sunt echipate cu un turbocompresor de gaze de eșapament pentru a crește performanța și eficiența motorului. Pentru a se asigura că presiunea de supraalimentare optimă este întotdeauna prezentă, aceasta trebuie reglată pentru a se adapta la condițiile de sarcină specifice. La vehiculele moderne, acest lucru se face prin controlul electronic al presiunii de supraalimentare.

Noțiuni de bază

Turbocompresorul utilizează energia gazelor de eșapament pentru a aspira și comprima aer proaspăt pentru combustie. Acest lucru permite ca un volum mai mare de aer și, prin urmare, mai mult oxigen să intre în camera de ardere. Performanțele motorului și cuplul motorului sunt crescute ulterior. Explicat simplu, turbocompresorul de gaze de eșapament conține o turbină de gaze de eșapament și o turbină de compresor, care sunt conectate între ele printr-un arbore. Gazele de eșapament care ies din motor antrenează turbina de gaze de eșapament și, prin urmare, și turbina compresorului.
Pentru a adapta presiunea de supraalimentare la orice condiție de sarcină predominantă și pentru a proteja motorul și turbocompresorul, este necesar un control sau un regulator al presiunii de supraalimentare. În funcție de tipul de turbocompresor în cauză, se poate utiliza un dispozitiv de control mecanic-pneumatic sau, alternativ, unul electromecanic. În continuarea capitolului, ne vom ocupa în principal de controlul electromecanic.
Dispozitivul de control electromecanic pentru turbocompresor
Actuatorul turbocompresorului, denumit și cutie de control sau regulator de presiune de supraalimentare, este un dispozitiv de control electronic pentru turbocompresoarele reglabile și este utilizat în principal pentru turbocompresoarele cu turbină cu duză variabilă (VNT) și turbocompresoare cu geometrie variabilă a turbinei (VTG).

În aceste turbocompresoare cu geometrie variabilă a turbinei, dispozitivul de acționare controlează în mod fiabil și precis mișcarea paletelor de ghidare. Prin ajustarea paletelor de ghidare, este influențat fluxul de gaze de eșapament pe roata turbinei, modificând astfel presiunea de supraalimentare care poate fi apoi ajustată în mod optim pentru a se potrivi tuturor plajelor de viteză. Presiunea de supraalimentare necesară este reglată în funcție de o hartă stocată în unitatea de comandă a motorului. Unitatea de comandă a motorului trimite presiunea de supraalimentare necesară sub forma unui semnal către actuatorul turbocompresorului prin intermediul unei conexiuni de bus de date. Actuatorul reglează paletele de ghidare în mod corespunzător, în conformitate cu setarea unghiului necesar conținută în semnal.
Avantajele unui dispozitiv de control electronic sunt:
● Răspuns mai rapid al turbocompresorului la turații mici ale motorului.
● Reglarea exactă a paletelor de ghidare în toate domeniile de turație
● Îmbunătățirea valorilor emisiilor

Reglarea paletelor de ghidare

În carcasa turbinei, paletele de ghidare în mișcare sunt poziționate în cerc pe un inel de susținere și sunt conectate cu arborele lor la inelul de reglare prin intermediul unor pini de ghidare. La rândul său, inelul de reglare este conectat la acționarea turbocompresorului prin intermediul unei tije.

Dacă inelul de reglare este deplasat de către actuator, toate paletele de ghidare sunt reglate în mod sincron și, în acest fel, zona de admisie a turbinei este fie redusă, fie mărită.
Această acțiune are, la rândul său, o influență asupra comportamentului fluxului de gaze de eșapament și, în consecință, asupra turației turbinei. Rezultatul este că presiunea de supraalimentare poate fi mărită sau redusă în mod intenționat.

Construcția și funcționarea actuatorului turbocompresorului

Funcția principală a dispozitivului de acționare este de a aduce arborele în poziția specificată de unitatea de comandă sau în poziția calculată ca urmare a diagramelor de hartă.
Cu ajutorul senzorului de poziție inductiv, fără contact (senzor CIPOS), poziția arborelui este determinată în mod continuu și raportată în mod activ. Unghiurile sunt măsurate prin inducție folosind o metodă fără contact și, prin urmare, fără uzură, garantând astfel o precizie de măsurare ridicată pe întreaga durată de viață. Insensibilitatea la câmpurile magnetice și nivelul ridicat de stabilitate la temperatură, în special, sunt calitățile caracteristice ale tehnologiei CIPOS implementate aici.

Structura/proiectarea dispozitivului de acționare a turbocompresorului HELLA (fig. 4):

1. Capacul superior al carcasei
2. Placă de circuite imprimate
3. Garnitură de etanșare
4. Motor cu clemă de fixare
5. Angrenaj cu șurub
6. Motor electric
7. Carcasa cutiei de viteze
8. Element de fixare / pârghie
9. Suport
10. Arbore
11. Segment de acționare
12. Rotor

Pe lângă senzorul CIPOS responsabil pentru poziționarea precisă, sistemul electronic integrat include, de asemenea, controlul motorului electric și diagnosticarea erorilor. În acest fel, erorile pot fi detectate, raportate și reacțiile corespunzătoare pot fi derivate automat din acestea. Actuatorul are o zonă flexibilă a unghiului de operare și efectuează mișcări controlate până la limita de oprire.
În funcție de model, comunicarea în vehicul este posibilă atât prin intermediul magistralei CAN, cât și prin intermediul unui semnal modulat pe lățime de impulsuri (PWM).

Defecte ale regulatorului / controlului electronic al presiunii de supraalimentare

O defecțiune a dispozitivului electromecanic de acționare a turbocompresorului se poate manifesta în felul următor:
● Pierderea performanțelor
● Accelerație slabă sau insuficientă
● Lumina de avertizare a motorului se aprinde
● Reducerea vitezei vehiculului
● Vehiculul funcționează în „modul de urgență”

CAUZELE DEFECTELOR
Cauzele unui defect la actuatorul turbocompresorului pot fi:
● Tija dispozitivului de control sau a paletelor de ghidare rigidă sau defectă.
● Coroziunea componentelor electrice ca urmare a influențelor de mediu (apă, sare etc.)
● Deteriorări mecanice ca urmare a unui impact extern
O defecțiune la reductorul dispozitivului de acționare a turbocompresorului este, de obicei, precedată de o defecțiune la reglarea paletelor de ghidare de pe turbocompresor. În timp, fluxul de gaze de eșapament creează o contaminare puternică în interiorul turbocompresorului. O astfel de formare de funingine afectează funcționarea paletelor de ghidare. Acest lucru duce la o solicitare mai mare a cuplului pentru întregul actuator și, în cele din urmă, la deteriorarea cutiei de viteze la actuator și la introducerea de erori în unitatea de comandă a motorului.

Diagnosticarea și repararea regulatorului electronic al presiunii de supraalimentare

Ca parte a depanării, după diagnosticarea ECU, trebuie efectuată mai întâi o inspecție vizuală a turbocompresorului în compartimentul motorului.
Turbocompresorul cu componentele sale individuale trebuie întotdeauna considerat și diagnosticat ca o singură unitate. Majoritatea producătorilor de autovehicule nu furnizează piese de schimb pentru turbocompresoarele VNT/VTG. Acest lucru nu se datorează faptului că tehnicienii din atelier nu au încredere să înlocuiască sau să repare componentele individuale, ci pentru că turbocompresorul și actuatorul electromecanic trebuie să fie adaptate cu precizie unul la celălalt înainte de a fi instalate în vehicul. Această calibrare se realizează în stare demontată pe un banc de curgere pentru turbocompresoare. Pe acest banc de încercare special, se determină și se reglează debitul specific vehiculului (debit MIN/MAX) ca parte a unui reglaj de bază. În acest scop, în funcție de model, poate fi necesar ca unele actuatoare, înainte de calibrare, să fie mai întâi activate cu ajutorul unei hărți speciale, astfel încât acestea să poată fi apoi recunoscute în vehicul de către unitatea de comandă a motorului.

Diagnosticarea utilizând exemplul unui autoturism Mercedes E350

Următoarele informații de diagnosticare sunt date ca exemplu, folosind un Mercedes-Benz E350 24V CDI (212) din anul 2014.
Funcția dispozitivului de acționare a turbocompresorului este monitorizată de unitatea de control a sistemului respectiv de nivel superior. Eventualele erori apărute sunt stocate în memoria de erori a unității de comandă a motorului și pot fi citite cu ajutorul unei unități de diagnosticare adecvate. În funcție de vehicul și de sistem, în dispozitivul de diagnosticare pot fi selectate și afișate funcții suplimentare, cum ar fi parametrii sau testele actuatorului. Datele provenite din comunicarea cu unitatea de control constituie baza pentru depistarea efectivă a defecțiunilor și pentru efectuarea cu succes a lucrărilor de reparații.

Citirea Codului de Eroare
În această funcție, codurile de eroare stocate în memoria de erori pot fi citite și șterse. În plus, pot fi apelate informații despre codul de eroare.
În studiul nostru de caz, conexiunea fișei electrice de la actuatorul turbocompresorului a fost deconectată și, prin urmare, codul de eroare P004500 a fost stocat în memoria de erori.
P004500 / clapeta de limitare a încărcăturii> defecțiune sau întrerupere electrică

Citirea Parametrilor
În această funcție, pot fi selectate și afișate valorile măsurate curente, cum ar fi presiunea atmosferică și presiunea de supraalimentare.

Reglaje de bază
În cadrul acestei funcții, valorile de oprire ale noii unități de turbocompresor pot fi programate în unitatea de control de nivel superior.

Testarea actuatorului
În cadrul acestei funcții, actuatorul electromecanic al turbocompresorului poate fi controlat de dispozitivul de diagnosticare. Acest lucru permite efectuarea unei verificări funcționale a periferiei și a componentelor relevante ale sistemului, fără prea multe lucrări de demontare.

Schema de circuit
Diagramele de circuit specifice sistemului pot fi preluate din informațiile despre vehicul și pot fi utilizate pentru depanare. Aici, de exemplu, poate fi citită și utilizată pentru depanarea ulterioară atribuirea PIN-ului de pe actuatorul turbocompresorului.

Notă:
Diferitele opțiuni de diagnosticare au fost ilustrate folosind ca exemplu unitatea de diagnosticare mega macs 77. Ilustrațiile schematice, imaginile și descrierile servesc la explicarea și ilustrarea textului documentului și nu pot fi utilizate ca bază pentru reparații specifice vehiculului.