Что такое актуатор в автомобиле. Что такое актуатор и как он работает. Как продлить эксплуатационный ресурс изделия

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.

Эта обзорная статья дает общие представления о принципах работы линейных актуаторов и рассчитана на тех, кто только начинает работу с ними. Если Вы относитесь именно к этой категории читателей, мы надеемся, что статья даст Вам необходимую информацию и поможет в выборе подходящего актуатора для решения поставленной задачи.

Как работает линейный актуатор

Первый большой вопрос - каков принцип работы линейного актуатора. Многие люди (большинство людей), не сталкивавшихся ранее с необходимостью применения актуаторов, называют их "толкателем", "электрическим поршнем", "механическим цилиндром" и другими подобными (и нередко нелепыми) терминами. Тем не менее, все они подразумевают одно и то же устройство, независимо от правильности терминологии. Линейный актуатор выполняет именно такую работу, которую подразумевает его название: "Актуатор" (от английского "actuate") - "приводить в движение" и "линейный" - выполняющий прямолинейное движение, движущийся по прямой.

Существует множество различных способов реализации такого движения с помощью двигателя. Наиболее растространенный вариант - с помощью выдвигающегося и втягивающегося штока (слайдера), перемещающегося по направляющей. Сферы использования таких линейных приводов широко варьируются, они могут использоваться практически в любых устройствах - для регулирования положения телевизора (в том числе, выдвигающиеся и убирающиеся конструкции), для подъема и опускания пандусов для инвалидных колясок, в промышленном оборудовании, в игрушках и даже в авиационно-космических технологиях.

В конструкции линейного актуатора для создания линейного перемещения чаще всего используется винт (или более правильное название - винтовая передача). Винт вращается по или против часовой стрелки, его вращение вызывает линейное перемещение штока, соединенного с гайкой, которая перемещается вдоль винта.

Двигатели, которые используются в линейных актуаторах, в большинстве случаев являются классическими коллекторными двигателями постоянного тока 12В или 24В. Но в ряде случаев могут использоваться другие типы электродвигателей и другой вольтаж. Чтобы изменить направление движения штока линейного актуатора необходимо изменить направление вращения его двигателя. В случае использования коллекторного двигателя постоянного тока достаточно поменять полярность питания (поменять местами два провода питания двигателя). Типичное решение - с использованием автоматического переключателя, который меняет полярность подключения питания.

Существующие линейные актуаторы различаются возможной длиной хода. Применительно к конструкции актуатора это означает, что актуаторы выполняются с различными длинами штока и корпуса. Помимо длины хода актуатора, важными характеристиками являются скорость и усилие на штоке. Для достижения необходимой скорости и усилия между валом электродвигателя и винтом устанавливают механический редуктор. Редуктор при неизменной мощности двигателя изменяет соотношение скорости его вращения и крутящего момента, что в итоге влияет на конечную скорость линейного перемещения и усилие на штоке актуатора - чем больше передаточное отношение редуктора, тем больше усилие и меньше скорость. Винт также является механической передачей, влияющей на соотношение скорости и усилия - чем меньше шаг винта, тем больше усилие и меньше скорость перемещения штока. В любом случае без использования специальных устройств регулирования скорости двигателя всегда соблюдается взаимосвязь между усилием и скоростью перемещения: чем выше скорость перемещения штока, тем меньше усилие (и наоборот).

Для реализации остановки штока в конечных положениях, актуатор оснащается встроенными концевиками (концевыми выключателями или микровыключателями). Концевые выключатели устанавливаются внутри на шток актуатора. Срабатывание концевых выключателей происходит при достижении гайкой крайних положений внутри корпуса актуатора - один датчик устанавливается на крайнее выдвинуте положение, второй - на крайнее втянутое положение. При достижении крайнего положения датчик срабатывает, питание двигателя выключается. Дальнейшее движение возможно только в противоположном направлении - при смене полярности питания и реверсе двигателя.

Как подобрать линейный актуатр

Чтобы выбрать подходящий линейный актуатор, необходимо определиться с основными требованиями системы:

• скорость перемещения (м/с, мм/мин, см/мин, мм/с и т.п.)
• усилие перемещения (толкания/втягивания) (Н, кгс)
• длина хода (мм, см, м)
• предпочитаемое напряжение питания (12В, 24В, 220В)
• продольное или поперечное расположение двигателя

Автомобильный центральный замок работает по следующему принципу: когда вы поворачиваете ключ, срабатывают контакты управления, подающие команду на электронный блок управления всем замком, который далее передаёт её устройствам, которые манипулируют замками дверей, багажника, люка и даже крышки топливного бака. При попадании автомобиля в дорожно-транспортное происшествие и срабатывании подушек безопасности, все двери автоматически отпираются.

Несложно догадаться, что конструкция центрального замка достаточно проста, и его составными частями являются блок управления и исполнительные устройства – актуаторы (или, как их ещё называют, активаторы). При решении приобретения центрального замка с дистанционным способом управления, лучше доверить его монтаж профессионалам своего дела. В данном случае у вас будет гарантия, что всё работает корректно, и система исправна. Но что, если случились какие-то проблемы, например, с актуаторами, и приходится проводить ремонт или замену своими руками? Об этом мы и поговорим далее в этой статье.

Что такое актуатор центрального замка?

Данные устройства крайне просты. Их основу составляет маленький электродвигатель, который соединён с подвижным штоком по принципу реечной передачи, а к нему уже крепится тяга от механического замка. Когда происходит подача напряжения на один из проводов, питающих электродвигатель, вал мотора начинает вращаться в нужную сторону, при этом вращая шток. Вместе со штоком сдвигается и тяга, прикреплённая другим концом к рычагу автомобильного механического замка. Как следствие, происходит один из двух вариантов: освобождение замков или их блокировка.

Шток ходит на очень короткие промежутки, поэтому электродвигатель быстро заклинивается. Чтобы в такие моменты не произошло перегорание моторчика, на актуатор нельзя подавать напряжение в продолжительный период времени. Поэтому, когда двери запираются или отпираются, блок управления центральным замком подаёт напряжение на актуаторы всего на несколько секунд, а потом автоматически отключает их. Такие периоды достаточно разные по времени, но в среднем это две секунды. Этого достаточно для срабатывания приводов, но за это время обмотка электродвигателя каждого из них не перегорит.

Чтобы произошло срабатывание актуатора, недостаточно подать напряжение на один провод, на втором должна быть в этот момент масса. Электроприводы центрального автомобильного замка не имеют чётко установленных плюсового и массового проводов, они меняются в зависимости от задачи, которую должен выполнить привод: отпереть или запереть замок. Этим распределением также занимается блок центрального замка. Его электронные компоненты соединяют цепи питания приводов таким образом, что на один провод подается напряжение, а на другом появляется «масса», то есть соединение с кузовом.

От того, на какой провод электропривода придет напряжение, зависит, в какую сторону будет вращаться вал его двигателя. За счет подачи тока на разные провода вал крутится в разные стороны, выдвигая или втягивая шток и, соответственно, запирая или отпирая замок двери автомобиля.

Замена актуатора центрального замка

Для автомобилистов, привыкших заниматься самостоятельным ремонтом автомобилей, замена актуатора центрального замка никаких трудностей не вызовет. Но для этого сначала нужно снять всю дверную обшивку, а если на ней есть ещё и разного рода кнопки, например, те, которые управляют стеклоподъёмниками, тогда понадобится отключить и их разъёмы. Следовательно, перед проведением ремонта нужно снять минусовую клемму с батареи аккумулятора. Если же кнопок нет, ток аккумулятор можно и не трогать.

Теперь перейдём непосредственно к последовательности выполнения ремонтных работ. Первым делом, в соответствии с мануалом, который прилагается к вашему автомобилю, нужно снять дверную . Как мы уже сказали, при наличии кнопочного блока, отключите все разъёмы. На многих автомобилях можно добраться до актуатора центрального замка сразу, только сняв обшивку. Но если устройство вашей машины сложнее, тогда нужно будет снять ещё и те детали, которые мешают доступу к необходимому элементу. Помните, что все действия нужно проводить без спешки и максимально аккуратно. Как правило, весь узел электропривода замка фиксируется парой саморезов, которые и нужно выкрутить.

Актуаторы центральных замков обычно очень долговечны, но если вдруг случается так, что замок либо не закрывается, либо не открывается, значит, проблема именно в активаторе. Когда доберётесь до детали центрального замка, нужно отсоединить старый электромотор и поставить на его место новый. Сборку двери проводите в обратном порядке.

Неисправности актуатора центрального замка

1. Перегорают все актуаторы: причиной является длинный импульс управления, или, при неисправности генератора, на актуаторы подалось повышенное напряжение.

2. Заклинило актуаторы в одном положении с расплавлением коллекторных узлов.

3. Замкнуло силовые провода управления актуаторами. Произошло замыкание на массу силовой цепи.

4. Замкнуло внутри актуатора. Причиной выступает повреждённая изоляция силового провода или замыкание коллекторных пластин внутри активатора.

5. Сгорел при открытии предохранитель. Силовые провода управления актуаторами замкнуло. Произошло замыкание на массу силовой цепи.

6. Шумная работа актуатора. Причина кроется в износе механизма шестерен, что произошло в результате неправильной установки.

7. Из-за неправильной установки актуатора дёргается центральный замок.

Установка турбокомпрессора на авто – один из вариантов наиболее действенного . При правильном подборе, монтаже и настройке этот агрегат серьезно повышает мощность мотора (до полутора раз). Среди различных вариантов конструкций наибольшую распространенность получили устройства высокого давления, оснащенные в отличие от иных моделей перепускным клапаном. Он служит для обеспечения стабильного функционирования силового агрегата при большом давлении и высоких оборотах. Следует заметить, что на дизелях нет отдельных систем экстренного сброса давления: все регулировочные процессы осуществляются при помощи геометрии турбины и объемом подаваемой в цилиндры топливно-воздушной смеси. О том, как эксплуатируется устройство на бензиновых моторах и как производится самостоятельная регулировка актуатора турбины, описывается ниже.

Нюанс: на сленге автовладельцев актуатор имеет еще пару названий – вакуумный регулятор, а также вестгейт. Эти термины обозначают одну-единственную деталь, защищающую турбокомпрессор от перегрузки.

Принципы работы

Вакуумный регулятор устанавливается перед в выпускном коллекторе двигателя. Как работает актуатор турбины? Принцип несложен: при повышении оборотов коленвала увеличивается давление выхлопных газов, и задача актуатора – пропустить их мимо самой турбины. Это и происходит при открытии клапана. Одновременно внутрь попадает больше воздуха, что дает возможность максимально разогнаться нагнетателю. Проще говоря, вестгейт в своей работе использует принцип обычного насоса, преобразуя энергию нажима в передвижение штока. Но есть и другие системы.

Конструкционные особенности вакуумного регулятора

Наибольшее распространение получили устройства типа Bypass, которые предлагаются в двух вариантах:

1. Актуатор турбины с замкнутым циклом. Здесь лишнее давление поступает в разогретый сектор устройства посредством байпасного канала. Такая технология снижает инерционные потери, возникающие при увеличении турбинным колесом своих оборотов. Когда образуется избыточное давление, начинает изгибаться диафрагма. В результате усилие возвратной пружины преодолевается, устройство открывается и все «лишнее» поступает в байпасный канал.
2. Blow-Off. Здесь тоже применяется «принцип насоса». Отличие заключается в том, что выброс излишков осуществляется в атмосферу: при этом процесс сопровождается характерным звуком.

Зачем нужно настраивать актуатор турбины

Действительно: казалось бы, установил новую деталь на двигатель и пользуйся! Но здесь такой момент не пройдет: при отсутствии должной регулировки в районе размещения турбокомпрессора будет наблюдаться дрожание (дребезжание) устройства (особенно сильно оно ощущается при перегазовке и остановке мотора). Еще одно следствие неверной регулировки (или ее отсутствия) – малый наддув.

Нюансы: последняя проблема может появиться и в случае отсутствия герметичности в системе впуска. На некоторых моделях автомобилей о неисправности сигнализирует бортовой компьютер, пишущий, например, «слабый наддув».

Как отрегулировать актуатор турбины

Настройка устройства производится двумя способами, каждый из которых позволяет увеличить эффективность работы турбокомпрессоре.

Настройка наддува

Самый простой метод заключается в замене пружины: чем она будет жестче, тем больше воздействие на мембрану и наоборот. Все зависит от того, что требуется: понизить силу воздействия газов на вакуумный регулятор или понизить.

Следующий способ — регулировка по резьбе на его конце. Ослабление приведет к удлинению тяги вестгейта, а затягивание, наоборот, к уменьшению длины детали. В последнем случае заслонка плотнее прижимается и потребуется большее усилие для ее открытия. Итогом такого действия является более быстрое раскручивание крыльчатки турбинного колеса.

Применение соленоида

Его также называют буст-контролем. Установка этого устройства увеличивает силу наддува. Соленоид монтируется перед вакуумным регулятором. Соленоид просто выпускает часть воздуха, «облегчая» функционирование клапана.

Регулировка штока

Для выполнения этой операции рекомендуется демонтировать турбокомпрессор с двигателя (на некоторых моделях авто до регулировочной гайки можно добраться и без снятия агрегата). Это даст возможность увидеть, как закрывается «калитка». Если шток сделать короче, то она прижмется сильнее и наоборот.

Процесс регулировки (понадобятся пассатижи и ключ на 10):

• снимите скобу со штока и ослабьте гайку;
• подтяните (крутить нужно влево) пассатижами винт регулировки;
• при этом смотрите на «калитку», которая должна закрыться до упора;
• слегка постучите ключом по заслонке: если слышен дребезг, продолжите затяжку, пока он не исчезнет (здесь стоит учитывать, что 1 полный оборот винта соответствует примерно увеличению давления на мембране в 0,3 Бара);
• затяните гайку и поставьте скобу на место.

После такой регулировки вакуумный регулятор будет закрываться полностью. Чтобы проверить правильность настроек, запустите мотор и опробуйте его на разных режимах с перегазовками. Посторонних звуков быть не должно (в т. ч. и при глушении двигателя).

Замена вестгейта

Полноценный его ремонт возможен лишь в профильном техническом центре, где можно наиболее точно диагностировать устройство. Причины поломки вакуумного регулятора:

• прекращение функционирования электронного блока, отвечающего за открытие/закрытие клапана;
• поломка шестеренки привода;
• выход из строя электрического двигателя, обеспечивающего надлежащую работу створок.

Если выясняется, что ремонт вакуумного регулятора обойдется достаточно дорого, то целесообразна замена актуатора турбины на новую деталь. Процесс осуществляется нижеследующим образом:

1. Извлеките старую манжету.
2. Очистите и обезжирьте ацетоном ее посадочное место и новую деталь.
3. Применяя клей-герметик, установите новую манжету.
4. На корпусе имеются колпачки и между ними должен остаться зазор, чтобы осуществлялась дополнительная смазка.
5. Приклейте мембрану тем же средством и завальцуйте ее по кругу.

Сложность ремонта наиболее современных моделей актуаторов заключается в наличии непростой электронной начинки, поломка которой ведет к выходу из строя сервопривода. Здесь без профессионального оборудования не обойтись. Это может быть, например, тестер Turboclinic. Он позволяет провести диагностику и выполнить регулировку электронных компонентов таких систем, как Toyota, Garret, MHI, IHI.

Как продлить эксплуатационный ресурс изделия

Пользуясь нехитрыми правилами, можно серьезно продлить жизнь, как отдельных элементов турбокомпрессора (в т. ч. вакуумного регулятора), так и всего устройства в целом. Далее рассмотрены эксплуатационные особенности на разных режимах функционирования двигателя:

1. Пуск мотора. При старте старайтесь газ применять по минимуму, а на (ХО) держите двигатель не менее минуты. Дело в том, что в турбированном компрессоре нужные параметры устанавливаются в течение нескольких секунд, если поступает хорошая смазка. Если же газовать в самом начале пуска силовой установке, крыльчатка будет вынуждена крутиться в условиях недостаточного поступления масла, что приведет к ее поломке.
2. Пуск в зимнее время. Если двигатель долго не работал или предстоит завести мотор при отрицательной температуре, старт производите только на холостых оборотах, чтобы масло заполнило турбокомпрессор.
3. Глушение двигателя. До того, как зажигание будет выключено, дайте силовой установке немного поработать на ХО. В противном случае в турбокомпрессоре возникнут температурные перепады, масло резко перестанет подаваться на компоненты устройства, которые все еще будут крутиться по инерции.
4. Холостые обороты. Не рекомендуется держать их более получаса. Если этот временной интервал превысить, крыльчатка будет крутиться с недостаточной скоростью, что чревато проникновением масляных паров через соединения. В итоге появляется сизый выхлоп из глушителя.
5. Действия перед первым пуском двигателя после . Сначала убедитесь, что система смазки турбокомпрессора заполнена. Далее, не пуская двигатель, проверните коленчатый вал, чтобы масло начало циркулировать. Заведите мотор и дайте ему поработать на холостых оборотах минут десять.

Главная » Салон » Что такое актуатор в автомобиле. Что такое актуатор и как он работает. Как продлить эксплуатационный ресурс изделия