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 в впускном коллекторе. Для чего они нужны и почему важно, что бы они работали.
Фото взято из программы обучения по двигателям BYT, BZB 
У меня нет красивой фотки как выглядит вихревая перегородка, по этому поставлю эту из личного архива.
Что известно про двигатели EA 888 первого поколения 1,8 л.: Данные моторы (BYT, BZB) развивают высокую мощность во всём диапазоне оборотов, достигая максимальной мощности 160 л. с. в диапазоне от 5 000 об/мин и практически до верхнего допустимого предела. С другой стороны, в широком диапазоне оборотов двигатель развивает постоянно высокий крутящий момент. Система изменения фаз газораспределения на впуске позволила добиться полного наполнения камер сгорания и, тем самым, максимального крутящего момента 250 Н·м в диапазоне от 1 500 до 4 200 об/мин.
Для чего нужны вихревые заслонки:
На моторах с прямым впрыском, топливо в камеру сгорания впрыскивается в конце такта сжатия, из за этого время для смесеобразования (испарения топлива и смешения паров топлива с воздухом) очень мало. Закрытые заслонки сужают канал тем самым увеличивая давление и направляют поток воздуха по верхней части впускных каналов, над «вихревыми» перегородками, таким образом создаются завихрения которые ускоряют и улучшают качество смесеобразование.
Говоря простым языком капельки бензина в создавшемся завихрении испаряются и качественно смешиваются с воздухом это дает им возможность полностью сгорать в процессе воспламенения, так же при работе мотора на частичных нагрузках снижается расход топлива.
При оборотах больше 3000 об/мин заслонки постоянно открыты, чтобы уменьшить сопротивление потоку воздуха. Соответственно, при оборотах ниже указанной границы заслонки постоянно закрыты.
Исходя из вышесказанного, работа вихревых заслонок очень нужна и важна, программное и/или физическое удаление заслонок приводит к снижению мощности двигателя на оборотах ниже 3000, что само по себе увеличивает время разгона мотора, так же это приводит к неполному сгоранию топлива, нагрузку на катализатор, повышенный расход и вонючий выхлоп. А если учесть, что довольно много времени машина при городском цикле езды используется как раз в режиме до 3000 оборотов, то отсутствие заслонок как минимум некомфортно.
Вихревые клапаны/перекидные заслонки
В чем разница между вихревыми клапанами, перекидными заслонками, вихревыми заслонками и отключением впускного канала? Существует ли разница вообще или всё это лишь разные названия одной и той же детали впускного коллектора? Об этом вы узнаете здесь.
Впускные трубы Pierburg, применяемые в современных транспортных средствах с бензиновым или дизельным двигателем, часто имеют во впускных каналах вихре вые клапаны или перекидные заслонки.
Вихревые клапаны
Рис. 1: Вихревой клапан: вихревое движение в направлении оси поршня
слева: частичная нагрузка, вихревой клапан закрыт, сильное вихревое движение
справа: полная нагрузка, вихревой клапан открыт, высокая степень наполнения
По два канала на цилиндр:
вихревые клапаны (выделены красным цветом) во впускной трубе Pierburg,
например, в Opel Astra J 1.7 CDTi
Вихревые клапаны создают вихревое движение вдоль оси цилиндра. Их при меняют в транспортных средствах с дизельными двигателями для улучшения перемешивания топливо-воздушной смеси при низкой частоте вращения. Для этого воздух для каждого цилиндра подаётся во впускную трубу по двум отдельным каналам. Один из этих двух каналов можно закрыть с помощью вихревого клапана. Это вызывает вихре вое движение свежего воздуха. В результате улучшения перемешивания снижается расход топлива и уровень выбросов вредных веществ. При более высоких частотах вращения и крутящих моментах вихревой клапан открывается, чтобы улучшилась степень наполнения. Вихревые клапаны открыты также при пуске двигателя и в режиме принудительного холостого хода.
Вихревые клапаны известны также под названиями «вихревые заслонки» или «отключение впускного канала».
В двигателе Opel Twinport вихревой клапан применяется для уменьшения потерь при дросселировании в режиме частичной нагрузки.
Перекидные заслонки
Перекидная заслонка: вихревое движение вертикально по отношению
к направлению оси поршня
слева: режим послойного заряда; справа: однородный режим
Перекидные заслонки (выделены красным цветом) во впускной трубе Pierburg,
например, в Mercedes E-класса 500
Перекидные заслонки создают вихревое дви- жение вертикально по отношению к направ- лению оси поршня. Это достигается либо путём разделения воздушного впускного канала на два отдельных канала, один из которых можно закрыть с помощью перекидной заслонки (см. схематическое изображение), либо путём поворота заслонки сбоку в направлении воздушного потока (см. фотографию).
Перекидные заслонки применяются в транспортных средствах с непосредствен ным впрыском бензина (например, в двигателях FSI) для обеспечения работы в режиме послойного заряда. В режиме послойного заряда топливо- воздушная смесь за счёт целенаправленно созданного потока воздуха и благодаря специальной геометрической конструкции поршня концентрируется непосредственно вокруг свечи зажигания в так называемом «комке смеси» и зажигается. В результате этого по краям камеры сго рания скапливается чистый воздух. В процессе сгорания это оказывает изолирующее действие и сокращает тепловые потери. Дополнительное снижение расхода топлива обеспечивается за счёт устранения дросселирования двигателя.
При более высоких частотах вращения и крутящих моментах перекидная заслонка открывается, чтобы улучшилась степень наполнения. В этом так называемом однородном режиме двигатель работает как обычный двигатель с впрыскиванием топлива, однако более эффективно благодаря увеличению степени сжатия. Это позволяет сократить расход в диапа- зоне низких частот вращения не в ущерб мощности или крутящего момента при более высоких частотах вращения.
Перекидные заслонки называют также «заслонками движения заряда».
Поршни фирмы KS со специальным днищем для режима послойного заряда
Указание: Потери при дросселировании/ устранение дросселирования
Не полностью открытая дроссельная заслонка ограничивает во всасывающем тракте подачу свежего воздуха. Возни- кающее при этом сопротивление при- водит к возникновению «потерь при дросселировании». Любая мера, позволяющая открыть дроссельную заслонку пошире («устранить дроссели рование»), способствует снижению потерь при дросселировании и расхода топлива.
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!