Вакуумний клапан турбіни: призначення та принцип роботи

Головне завдання вакуумного клапана — забезпечувати гнучке та швидке регулювання інтенсивності турбонаддуву дизельних та бензинових моторів залежно від умов руху. Навіщо це потрібно?

Фізичний принцип роботи системи турбонаддуву гранично простий. Вихлопні гази розкручують колесо турбіни. Воно жорстко пов'язане з компресорною крильчаткою у відповідь, яка пропорційно нагнітає повітря в камери згоряння мотора. Чим більше повітря, тим більше кисню надходить у паливоповітряну суміш, провокуючи ефективне згоряння палива. Потужність, що віддається двигуном зростає, що супроводжується посиленням тиску вихлопу. Отримуємо позитивний зворотний зв'язок. Це корисно, але до розумної межі:

• Якщо режим роботи силового агрегату виходить за межі допустимого діапазону, двигун дуже швидко вийде з ладу через перегрівання та перевантаження.
• У турбіни також є оптимальна частота. Якщо крильчатка сильніше розкручується, підшипник перегрівається і може заклинити. Знадобиться дорогий ремонт.

Здавалося б, для таких ситуацій є актуатор. Навіщо вакуумний клапан, тобто ще один пристрій, який потенційно здатний зламатися? Проблема звичайного перепускного клапана полягає в тому, що він просто обмежує робочий діапазон зверху. Вакуумний клапан, у свою чергу, може бути пов'язаний із змінною геометрією і використовується в більш широкому значенні.

 Як працює вакуумний клапан?

Цей елемент встановлюється між вакуумною системою автомобіля та актуатором низького тиску. На його порт IN подається розрідження, що генерується вакуумним насосом. Порт OUT приєднаний до входу актуатора, що управляє. Об'єм розрідження, який подається від керуючого вакуумного клапана турбіни, регулюється одним із наступних способів:

• Механічно за допомогою мембрани та пружини. При низьких обертах двигуна вакуумний насос генерує недостатнє розрідження. Пружина впливає на мембрану, піднімаючи її та відкриваючи вихідний порт до актуатора турбіни. Коли двигун набирає обертів, у певний момент розрідження долає пружність пружини. Вона закриває надходження вакууму до актуатора, і турбокомпресор зменшує оберти.
• За допомогою електромагнітного клапана. В цьому випадку електромотор вакуумного клапана отримує керуючий вплив безпосередньо від системи керування автомобілем і забезпечує проходження потрібної кількості вакууму до турбіни актуатора. Поточний стан перепускного отвору дроселі визначається за допомогою спеціального потенціометра або в більш старих версіях на підставі непрямих методів. Сам актуатор контролює стан геометрії, що змінюється. Таким чином відбувається керування режимом роботи турбокомпресора у всьому динамічному діапазоні.

Вакуумний клапан дозволяє не тільки уникнути передува, а й непогано справляється з турбоямами на невеликих швидкостях.