Вихревые заслонки впускного коллектора зачем нужны

Вихревые заслонки: принцип работы, проблемы и способы их устранения

Система вихревых заслонок впускного коллектора (Swirl flaps/VSA) служит для улучшения топливовоздушной смеси за счет лучшего и однородного смешивания. Задача системы — оптимизация работы ДВС в диапазонах низких и средних оборотов: улучшение тяги, более экономичный расход топлива.

Вихревые заслонки (другое название — клапаны) устанавливают как на дизельные, так и на бензиновые автомобили, основные марки-популяризаторы — Audi, BMW, Mercedes, Volkswagen, Ford.

Принцип работы
При наличии системы во впускном коллекторе подача воздуха разделена на 2 канала: один канал с установленной заслонкой, другой без заслонки, и свободно продувается. Система разработана таким образом, что при работе на частичной нагрузке (менее 3000 оборотов для дизельных автомобилей и менее 2700 для бензиновых), заслонка за счет длины и геометрии впускного тракта создает завихрение и улучшает топливную смесь. При полной нагрузке заслонка открывается полностью для подачи большего объема воздуха. За работу заслонок отвечает датчик положения, который регулирует степень открытия.

Слева — работа вихревых заслонок при частичной нагрузке, справа — при полной

Частые проблемы, связанные с заслонками
Главная причина проблем с вихревыми заслонками — плохое качество топлива. Из-за этого на лопатке копится нагар, что в дальнейшем приводит к заеданию и износу. Средний ресурс работы системы — 100 тыс. км.

Нагар и сажа на вихревых заслонках BMW 5 Series (E39) 3.0

Наиболее опасный случай — разрушение узла, когда отломавшиеся части заслонки, проходя дальше по воздушному каналу, повреждают клапаны, поршни и цилиндры мотора.

Другие распространенные неисправности — выход из строя датчика положения заслонок, отказ моторчика привода, слетевшая тяга.

Симптомы возможных неполадок системы вихревых заслонок:
• появление стука, дребезжания,
• потеря мощности,
• увеличение расхода топлива,
• повышение дымности.

Если же нагар полностью заблокировал заслонку в одном положении, ЭБУ отправит сигнал об ошибке — Check Engine.

Партнер АДАКТ рассказывает про проблемы с вихревыми заслонками на VW Touareg:

Варианты устранения неисправностей системы
1️⃣ Отключение вихревых заслонок/
Отключение выполняется путем перепрограммирования ЭБУ двигателя. При таком подходе отключается контроль датчика системы, а сами лопатки фиксируется в открытом положении. Физически удалять вихревые заслонки необязательно, однако многие водители заказывают данную услугу, чтобы полностью исключить вероятность разрушения и связанные с этим дальнейшие проблемы. Также можно дополнительно установить заглушки.

Заглушки во всей красе

При отключении системы будет небольшое падение тяги на низких оборотах. Его можно компенсировать за счет мощностного программного тюнинга мотора (чип-тюнинг). Собственно, прошивая ЭБУ для отключения заслонок, обычно сразу записывают программу, улучшающую динамику.

Отключение/удаление вихревых заслонок — наиболее бюджетный и популярный способ решения проблемы неисправной системы.

2️⃣ Ремонт и чистка вихревых заслонок.
Ремонт, как правило, сводится к замене неисправных или некачественных элементов системы: мест крепления, прокладок и тяги, привода и датчика положения. Например, частыми причинами стука вихревых заслонок является поломка/деформация рычага привода или разрушение мест крепления.

Замена — достаточно дорогостоящее решение, не столько из-за цен на запчасти, сколько из-за стоимости сервисных работ. Плюс в случае разрушения заслонки в прайс ремонта добавятся работы по устранению нанесенного мотору ущерба. Мы рекомендуем делать замену раньше заявленного срока службы, особенно если заливаете топливо не лучшего качества.

В некоторых случаях после замены элементов или системы целиком необходимо проводить адаптацию вихревых заслонок.

Чистку заслонок выполняют, сразу промывая весь впускной коллектор, включая клапан ЕГР и дроссельную заслонку, иначе это делать просто бессмысленно. Собственно, во многом в появлении нагара виновата как раз работающая система ЕГР. Поэтому очистку придется делать регулярно (желательно через каждые 20–30 тыс. км).

Обращайтесь к нашим региональным партнерам на диагностику системы. Специалисты установят причину проблем и проконсультируют, как быть дальше: удалять вихревые заслонки или заменить неисправные элементы.

Вихревые заслонки впускного коллектора зачем нужны

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

Вихревые заслонки впускного коллектора, зачем они нужны и можно ли их удалить (на примере Форд Фокус 2)

Информировать читателя в очередной раз о сложности конструкции автомобиля нет смысла, об этом и так все знают. В машине множество узлов и элементов, которые выполняют подчас весьма неординарные задачи. Одним из таких элементов являются вихревые заслонки впускного коллектора (Swirl flaps). Они устанавливаются во впускном коллекторе, где вместе с подачей воздуха происходит и впрыск топлива. Устанавливаются не всегда, но иногда встречаются… Для чего же они ставятся и как работают? Можно ли ездить без них?
Итак, вихревые заслонки впускного коллектора изготавливаются из нержавеющей стали или даже из пластика. Имеют чуть меньший размер, чем проходное сечение впускного коллектора.

В этом случае даже в закрытом состоянии, воздух все же поступает в двигатель. Однако в закрытом состоянии воздух идет по стенкам коллектора, и образуются завихрения. Этот процесс можно сравнить с тем, как вы спускаете воду в ванной. По центру стоит заглушка, а по краям образуется воронка, которая и затягивает воду. Тут также, воздух начинает закручиваться и разгоняться, создается турбулентный поток. Расход воздуха при этом становится выше, даже при меньшем сечении.

Сам по себе расход воздуха весьма важен для формирования смеси в камере сгорания. Ведь значительная подача этого самого воздуха и незначительная подача топлива, сможет сформировать обедненную смесь. Это скажется и на объеме вредных выбросов, о чем сегодня вынуждены думать производители машин и на экономичности двигателя. В общем вроде как сплошные плюсы! Надо лишь сказать, что заслонки участвуют в формировании этих турбулентных потоков, вместе с геометрией коллектора и углом установки форсунок. Нельзя возлагать все достигнутые плюсы только на них, они лишь еще одно звено в возможности добиться поставленной цели!
Теперь, когда об особенностях работы известно, можно сказать пару слов и о минусах с плюсами.

Минусы вихревых заслонок

— со временем заслонки начинают люфтить и издавать непонятные звуки «дизеля», требуют обслуживания.
— в худшем случае могут оторваться и улететь в камеру сгорания, пусть и по частям
— требуют дополнительную систему управления ими. Обычно электрические магнитные пневмоклапана.

Плюсы от вихревых заслонок

Возможность экономить топливо
Понижает количество вредных выбросов при работа двигателя.

Конкретный пример по удалению вихревых заслонок

Не лишним будет рассказать о варианте удаления таких форсунок, более по необходимости, чем из праздного желания избавиться от последних. Так отличительной особенностью двигателей семейства Duratec является впускной коллектор переменной длины с дополнительными вихревыми заслонками. На каждый цилиндр стоит своя вихревая заслонка и все они нанизаны как на шампур на ось. Однако со временем, а это начиная примерно с пробега 100-150 тыс., появляется звонкий звук, доносящийся из впускного коллектора. Это и есть те самые заслонки. Все дело в том, что стальная ось заслонок закреплена в пазы пластикового коллектора. Со временем ось расшатывается, пазы в коллекторе разбиваются, ось вместе с заслонками начинает ходить из стороны в сторону, издавая неприятные звуки. В конечном итоге, последствия могут быть печальными, обломанная заслонка имеет все шансы улететь в поршневую… Итог, думаю понятен. Тут варианта два, либо все восстановить, либо вовсе удалить форсунки из впускного коллектора. Еще раз обратимся к внешнему виду коллектора и установленному в нем заслонкам…

В нашем случае будет описан процесс удаления. Снимаем коллектор, предварительно сняв масляный щуп.

Вот они, вихревые заслонки…

Откручиваем вакуумный регулятор заслонок, находящийся с боку, потихоньку вытаскиваем ось заслонок. Сами заслонки ломать не надо. Вытаскиваем их из коллектора вместе с корпусом. После удаления заслонок, корпуса устанавливаем на место обратно. На фото справа — налево: две заслонки удалены (корпуса вставлены на место), одна заслонка вытащена вместе с корпусом, одна заслонка пока еще стоит на месте

Теперь уже пару слов не от автора статьи, а от владельца машины, кто на себе ощутил все прелести удаления форсунок из впускного коллектора.

Что в итоге? Мотор завелся с полоборота. Цокающие звуки пропали. Работает ровно и мягко. Мое мнение: динамика как минимум не ухудшилась. А в какие то моменты, даже кажется (может я субъективен?) что отзыв на педаль газа стал четче и резче.
Что будет с расходом топлива, покажет время… Расход до удаления заслонок колебался в районе 11.5-12 литров на сотню.
Мое заключение: я доволен, проблема решена, хуже точно не стало!

Вихревые заслонки впускного коллектора зачем нужны

-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.