Wastegate vožtuvo gedimai

Turbokompresorius, kaip itin svarbi modernaus variklio dalis, suteikia galimybę išgauti solidžią galią iš gana nedidelio darbinio tūrio. Tačiau norint, kad ši sistema veiktų sklandžiai, būtina tiksliai reguliuoti pripūtimo slėgį. Čia svarbų vaidmenį atlieka wastegate vožtuvas (dar vadinamas išmetamųjų dujų apėjimo vožtuvu), užtikrinantis, kad turbinos viduje esantis slėgis neviršytų numatytų ribų. Jeigu šis vožtuvas genda, variklis gali netekti reikiamos galios, prarasti ekonomiškumą ir pradėti kelti papildomų problemų. Šiame straipsnyje aptarsime, kaip wastegate vožtuvas veikia, kodėl jis gali gesinti variklio pajėgumus ir kokių priemonių verta imtis siekiant išvengti brangaus remonto.

Wastegate vožtuvo paskirtis turbokompresoriaus sistemoje

Kad turbininis variklis išgautų optimalią galią, jam svarbiausia – kontroliuoti turbininį slėgį. Išmetamosios dujos, išeidamos iš cilindrų, suka turbinos rotorių. Tuo tarpu sparnuotės iš kompresoriaus pusės suslegia įsiurbiamą orą, didindamos deguonies kiekį degimo procese. Vis dėlto, per didelis pripūtimo slėgis gali kelti pavojų variklio patvarumui: stūmokliai, žiedai, vožtuvai bei cilindrų galvutė gali patirti per didelę apkrovą. Wastegate vožtuvas veikia kaip apsauginis mechanizmas. Kai slėgis pasiekia numatytą ribą, vožtuvas atsidaro ir dalį išmetamųjų dujų nukreipia aplink turbinos rotorių. Taip efektyviai reguliuojamas sukamasis turbininio veleno greitis, neleidžiant slėgiui viršyti konstruktorių numatytų normų. Dėl to variklis išlaiko optimalų galios lygį, nedidelį kenksmingų emisijų kiekį ir patikimumą.

Pagrindiniai wastegate konstrukcijos tipai

Nors wastegate vožtuvo funkcija panaši visose turbokompresorinėse sistemose, egzistuoja du pagrindiniai konstrukciniai variantai:

Vidinis wastegate (Internal Wastegate): vožtuvas integruotas tiesiai į turbinos korpusą. Tokia konstrukcija dažniausiai sutinkama lengvuosiuose automobiliuose, nes yra kompaktiškesnė ir paprasčiau montuojama. Vidinis wastegate veikia per nedidelį sklendės mechanizmą, valdomą išoriniu vakuuminiu aktuatoriumi arba elektroniniu mechanizmu.
Išorinis wastegate (External Wastegate): atskiras vožtuvo korpusas, montuojamas šalia išmetimo kolektoriaus. Tokį sprendimą dažniau renkasi sportiniai projektai ar didelės galios varikliai, nes išorinio vožtuvo konstrukcija suteikia platesnes reguliavimo galimybes ir efektyvesnį šilumos paskirstymą.

Abiem atvejais vožtuvo paskirtis išlieka ta pati – reguliuoti išmetamųjų dujų srautą taip, kad turbininio slėgio lygis neviršytų gamintojo arba tiunerio nustatytų parametrų.

Gedimai ir jų priežastys

Wastegate vožtuvo gedimai gali kilti dėl įvairių veiksnių, pradedant mechaniniu nusidėvėjimu, baigiant elektroninio valdymo klaidomis. Dažniausi iš jų:

Mechaninis sklendės strigimas: dėl korozijos, suodžių arba kietųjų dalelių kaupimosi wastegate vožtuvas gali pradėti veikti su vėlavimu arba apskritai „užsikabinti“ tam tikroje padėtyje. Tuomet turbinos slėgis tampa pernelyg aukštas ar netgi per žemas.
Vakuuminės žarnelės pažeidimas: senstant, susidėvint ar prakiurus vakuuminėms žarnelėms, skirtoms wastegate aktuatoriui valdyti, vožtuvo atsidarymas ir užsidarymas tampa nenuspėjamas.
Aktuatoriaus membranos įtrūkimas: jei vožtuvą valdo vakuuminė membrana, jos pažeidimas gali sukelti netinkamą slėgio informacijos perdavimą. Dėl to sistemoje kinta normalus slėgio reguliavimas.
Elektroninis valdymo defektas: naujesniuose modeliuose naudojami elektroniniai wastegate (angl. electronic boost control) moduliai. Jei jie sugenda ar gauna klaidingus ECU signalus, reikiamo slėgio kontrolė sutrinka.
Terminis perkrovimas: aukštoje temperatūroje, nuolat veikiant karštoms išmetamosioms dujoms, vožtuvo korpusas, svirtelės ar sklendės gali prarasti savo pirminį tikslumą, deformuotis.

Kaip pasireiškia wastegate vožtuvo gedimai?

Bent keli požymiai leidžia įtarti, kad wastegate vožtuvas nebeveikia tinkamai:

Sumažėjusi variklio galia: netinkamai reguliuojamas slėgis reiškia, kad turbina nesukuria reikiamo „boosto“, todėl automobilis tampa vangus, sunkiau įsibėgėja, praranda dinamiškumą.
Vėliau juntama turbinos reakcija: jei vožtuvas nesiderina su sistema, akceleratoriaus pedalo paspaudimo metu galima pastebėti ilgesnį „turbokordo“ efektą (turbolagą), kol variklis pasiekia norimą galios lygį.
Padidėjęs išmetamųjų dujų dūmingumas: netinkamas slėgio reguliavimas gali sutrikdyti degalų ir oro proporcijas, todėl kyla degimo nestabilumas ir keičiasi dūmų spalva.
Įspėjamieji variklio diagnostikos kodai: naujesnės transporto priemonės turi ECU, kuris fiksuoja anomalijas pripūtimo slėgio zonoje. Gali užsidegti „Check Engine“ lemputė, o skeneris rodyti klaidų kodus, susijusius su slėgio valdymu.
Keistas švilpimas ar triukšmas: kai vožtuvas netinkamai užsidaro, išmetamųjų dujų srautas prasiskverbia pro neužsandarintą erdvę, sukeldamas neįprastus, cikliškus garsus.

Netinkamas slėgio reguliavimas – kaip tai veikia variklio patikimumą?

Kai wastegate vožtuvas nesugeba užtikrinti tikslaus boosto valdymo, pasekmės gali pasireikšti ne tik galios kritimu, bet ir didesniu variklio nusidėvėjimu:

Per didelis pripūtimo slėgis: jei vožtuvas užstrigęs uždarytoje padėtyje, slėgis turbinoje auga nekontroliuojamai. Taip atsiranda papildomas stūmoklių, cilindrų galvutės ir vožtuvų apkrovimas, didėja detonacijos rizika, gali perkaisti degimo kameros.
Per mažas pripūtimo slėgis: atvirkštinė situacija, kai vožtuvas neužsidaro, tad variklis nepasiekia nominalaus slėgio lygio. Tai lemia prastą dinamiką, galios trūkumą, didesnį degalų sunaudojimą.
Netolygi oro ir kuro proporcija: netinkami slėgio pokyčiai gali sukelti pernelyg turtingą ar skurdų kuro/oro mišinį, o tai ilgainiui gadina uždegimo sistemą, lambda zondus, katalizatorių.

Diagnostika ir remonto etapai

Jeigu pastebite galios sumažėjimą ar keistus garsus, laikas atlikti wastegate sistemos diagnostiką. Gali būti naudingi šie veiksmai:

Elektroninė patikra: naudojant OBD skenerį arba atitinkamą serviso įrangą, nustatoma, ar ECU fiksuoja pripūtimo slėgio neatitikimus, sklendės vožtuvo klaidas.
Vizualinė apžiūra: mechanikai įvertina vakuuminių žarnelių, aktuatoriaus ar svirtelių būklę. Pasitaiko atvejų, kai paprastas žarnelės sutrūkinėjimas sukelia netinkamą vožtuvo veikimą.
Slėgio testas: specialūs manometrai ir slėgio generatoriai padeda tikrinti, ar vožtuvas tiksliai atsidaro reikiamame slėgio intervale. Jei atidarymo/uždarymo slėgis nesutampa su gamykliniu aprašu, vožtuvas veikia netinkamai.
Sklendės būklės vertinimas: jeigu sklendė apkibusi suodžiais, korozija ar kitomis nuosėdomis, reikia atlikti išvalymą, o prireikus – keisti dalis.

Remontuojant dažnai pakanka pakeisti pažeistas žarneles, atnaujinti aktuatoriaus membraną ar išvalyti suodžius. Sunkesniais atvejais, ypač kai sulinkusi svirtelė ar sulūžęs vožtuvo mechanizmas, tenka keisti visą wastegate modulį ar net turbinos korpusą (vidinio wastegate atvejais).

Išorinio wastegate privalumai ir ar verta jį rinktis?

Kai kurie automobilių entuziastai, ypač ieškantys didesnės galios, renkasi išorinį wastegate. Tai gali būti aktualu, jei turite modifikuotą variklį su dideliu pralaidumu, kur vidinė sklendė nebegali susidoroti su perteklinėmis išmetamosiomis dujomis. Išorinė sistema dažnai leidžia:

Lankstesnį reguliavimą: galima tiksliau nustatyti norimą slėgio ribą ir efektyviau valdyti dideles išmetamųjų dujų apimtis.
Geresnį šilumos išsklaidymą: atskiras korpusas gali turėti didesnę atsparumo temperatūrai rezervą, todėl ilgesnis tarnavimo laikas.
Optimizuotą srautą: atskiras apėjimo kanalas išvengia nereikalingų pasipriešinimų, mažina galimą turbokordo efektą.

Vis dėlto, išorinis wastegate paprastai brangesnis ir reikalauja tikslesnės montavimo procedūros. Jeigu neturite išskirtinių galios poreikių ar sportinio projekto, vidinio vožtuvo sistema gali visiškai pakakti kasdieniam važiavimui.

Prevencija – ką gali padaryti vairuotojas?

Pagrindinis raktas siekiant apsisaugoti nuo wastegate vožtuvo gedimų – nuolatinė variklio ir išmetimo sistemos priežiūra. Keletas rekomendacijų:

Reguliariai tikrinkite vakuumines žarneles: ypač senesniuose automobiliuose, kur guminės dalys linkusios trūkinėti. Laiku pastebėjus mikroįtrūkimus, išvengsite rimtesnių bėdų.
Naudokite kokybiškus filtrus ir alyvas: sumažėjęs suodžių kaupimasis variklyje reiškia mažesnę apkrovą wastegate sklendei. Taip pat patikimas tepalas padeda stabilizuoti darbo temperatūrą, mažindamas terminio perkrovimo riziką.
Nedelskite dėl keistų garsų ar traukos trūkumo: pastebėjus netipinį švilpimą, spustelėjimą ar kitą triukšmą, nedelsdami kreipkitės į diagnostiką. Early detection padeda išvengti gerokai didesnių taisymo išlaidų.
Leiskite varikliui “atsikvėpti”: po dinamiško važiavimo, užuot iškart išjungę variklį, keletą sekundžių palikite jį tuščiajai eigai. Tai leidžia išmetamųjų dujų temperatūrai natūraliai kristi, apsaugant wastegate vožtuvą nuo ekstremalios terminės apkrovos.

Smulki vožtuvo detalė – didelė įtaka variklio veikimui

Nors wastegate vožtuvas dažnai atsiduria antrame plane palyginus su kitais turbokompresoriaus komponentais, jo gedimai gali rimtai paveikti variklio eksploatacines savybes. Netinkamas slėgio reguliavimas tiesiogiai lemia sumažėjusią galią, nestabilią degimo eigą, padidėjusias kuro sąnaudas ir išmetamųjų teršalų kiekį. Dėl to tiek vidinė, tiek išorinė wastegate sistema reikalauja atidžios priežiūros bei reguliarios techninės kontrolės. Diagnozavus, kad vožtuvas jau stringa ar jo sklendė veikia netinkamai, nedelskite kreiptis į specialistus – laiku atliktas remontas ar dalies keitimas apsaugos likusius turbokompresoriaus elementus nuo antrinių pažeidimų. Laikantis elementarių prevencinių priemonių – tikrinant vakuumo žarneles, keičiant alyvą bei filtrus pagal gamintojo grafiką, išvengsite brangių staigmenų ir ilgiau mėgausitės darnia bei galios nestokojančia turbinine sistema. Net ir pačios moderniausios turbinos, skirtos didesnėms galios išgavimo riboms, nėra apsaugotos nuo neatsargios eksploatacijos – todėl protingas požiūris į wastegate vožtuvo priežiūrą padeda išlaikyti automobilio dynamiką visu pajėgumu bei užkertant kelią netikėtoms išlaidoms ateityje.