Blow off и Bypass — что это и для чего нужно в автомобиле
Автомобиль — довольно сложный механизм, который состоит из огромного количества деталей. Новичку приходится долго разбираться в конструкции и строении транспортного средства. Конечно, знания накапливаются вместе с опытом, и уже через 10 лет можно смело рассказать, что из себя представляет автомобиль, что входит в топливную и тормозную систему. Но некоторые, даже опытные автомобилисты с большим стажем, не смогут назвать для чего нужны некоторые детали.
Вероятно, каждый водитель хотя бы раз слышал такие термины, как «байпас» или «блоу-офф». Не каждый знает, что вообще обозначают эти слова. Рассмотрим кратко и понятно, что это за элементы и для чего они могут понадобиться в транспортном средстве.
Сегодня даже на самых недорогих автомобилях есть турбонаддув — такая система уже не удивляет никого, как это было десятилетие назад. Для тех, кто разбирается в механизме, не секрет, что турбина нагнетает давление в тот момент, когда этого требует двигатель при работе на высокой нагрузке. Но у любого давления существует предельное значение, которое называется «вейстгейт». Но он может ограничивать предел давления самой турбины во время разгона. Но что делать, если водитель выжал газ, набрал обороты, а на дороге образовалось препятствие? Разумеется, первая реакция — нажать на педаль тормоза. Обороты начнут падать, но вот турбина — это инертный узел. Даже после торможения воздух какое-то время нагнетается. При этом, в двигатель он не попадает, так как дроссель закрыт.
Куда уходит воздух? Как раз на этот случай специалисты придумали блоу-офф с байпасом. Кратко рассмотрим принцип работы. Блоу-офф — это стандартный предохранительный клапан, который настроен на работу в определенном давлении. Врезается в воздушную магистраль от интеркулера до дросселя. Когда на данном участке начинает повышаться давление, клапан открывается и выводит лишний воздух на улицу. Именно в этот момент слышится характерный звук, который издают спорткары на треке.
Байпас — это почти тот же самый элемент, который имеет некоторые отличия. При этом, лишний воздух идет не на улицу, а в систему впуска, конкретно — на вход турбины. Главное отличие одной системы от другой в том, что первая реально выводит воздух, а вторая просто является буфером — распределяет воздух по второму кругу.
На многих серийных автомобилях применяется второй тип. Во-первых, он не издает постороннего шума. Во-вторых, байпас позволяет избежать дефицита воздуха для двигателя.
Итог. Байпас и блоу-офф — слова, которые слышал каждый автомобилист. Однако, не все знают, что это и для чего применяется в автомобилях. Эти элементы позволяют убирать лишний воздух в системах автомобилей с турбонаддувом.
Байпас: что такое и зачем нужен?
Наверное, нет ни одного автомобилиста, который был бы полностью удовлетворен своим транспортным средством. Одним может не совсем нравится дизайн автомобиля, другим — его эксплуатационные характеристики. Подобные расхождения вынуждают искать различные способы модернизации, как внешних, так и внутренних составляющих машины. И, как правило, отличные результаты в этом вопросе дает отличное знание теории. Поэтому для реализации идей с корректировкой топливной системы очень важно ознакомиться с такими понятиями как байпас и клапаны Blow — Off . В этом полезном материале о них и пойдет речь.
Система байпас: принцип работы
Для владельцев авто с турбоннадувом узнать, что же такое байпасная система будет особенно полезно. Благодаря байпасу и клапанам Blow — Off происходит активное удаение избыточного воздуха из системы. При этом очень важно учитывать один момент. Когда происходит торможение система практически мгновенно блокирует подачу топлива в цилиндры и закрывает дроссельную заслонку. Остановить работу узлов полностью в этом случае невозможно даже за счет падения оборотов. Поскольку автомобилисту не всегда удается удержать авто на оборотах в 5 тысяч, то для предотвращения возможных неприятных последствий в системе предусматривается байпас и клапаны Blow — Off . По факту байпасная кнструкция представляет собой своеобразный амортизатор, который способствует смягчению удара по осям турбонагнетателя. А именно клапаны Blow — Off выполняют функцию максимального избавления узлов от серьезных нагрузок, то есть смягчают данный процесс.
Сколько байпасов в автомобиле?
В соответствии с конструкцией авто в его топливной системе предусмотрен один байпас. Его вполне хватает для выполнения возложенных на него функций. При этом некоторые производители склонны снабжать авто дополнительным клапаном, выполняющим роль предохранителя. Особенного внимания в этом вопросе требуют турбированные моторы, в которых есть возможность нагнетать воздух в камерах сгорания. В конструкциях таких силовых агрегатов обходной клапан и будет выполнять защитную функцию, оберегая распределение газа от большого воздушного давления.
Все о байпасе…или какой тюнинг делать не стоит!
Часть I . Устройство, назначение, методы диагностики.
Байпас, или перепускной клапан, является одной из самых важных и тюнингуемых деталей турбированного двигателя. На схеме — №14
Месторасположения байпас в двигательном отсеке Пассат (байпас обозначен красной стрелкой)
Байпас обозначен красной стрелкой :
Вид спереди (со снятой мордой)
Зачем же нужен этот самый байпас ? Всё очень просто — в момент резкого закрытия дросселя (при отпускании педали газа), избыток, наддутый турбиной, остается в буферной зоне — на отрезке между холодной крыльчаткой и дроссельной заслонкой; лопатки холодной крыльчатки в этот момент продолжают вращаться по инерции с высокой угловой скоростью, а избыток, которому некуда деваться, идет в противоход вращению крыльчатки, в результате чего возможно повреждение элементов ротора турбины. Это может проявляться, например, в резких толчках, в момент отпускания педали газа, особенно на моторах с чип-тюнингом, у которых избыток, наддутой турбиной, иногда имеет значение, превышающее стоковое в два раза (0.9-1.2 против 0.5-0.7). Этот эффект принято называть
Помпаж (фр. pompage) — срывной режим работы динамического компрессора вызывающий пульсации давления на его выходе и ударные нагрузки на лопатки. Помпаж компрессора в турбореактивном двигателе приводит к его неустойчивой работе или остановке. Помпаж турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания приводит к неустойчивой работе, детонации (в бензиновом двигателе) или дымлению (в дизельном двигателе), падению мощности.
На слух это проявляется часто так :
Для предотвращения этого эффекта и был разработан байпас — перепускной клапан, задача которого сбросить наддутый турбиной избыток в момент резкого закрытия дросселя — на её вход — перед холодной крыльчаткой, в результате чего этот избыток как-бы закольцовывается с выхода холодной крыльчатки турбины на её вход, делая, кстати, достаточно полезную работу — подкручивает крыльчатку в момент, когда движение выхлопных газов практически отсутствует (в случае полного отпускания педали форсунки впрыск не осуществляют) или снижается; тем самым уменьшается некоторый лаг при последующем нажатии на акселератор. Открытие байпаса осуществляется за счет разрежения, создаваемого во впускном коллекторе в момент резкого закрытия дроссельной заслонки (за счет вакуума преодолевается сопротивление возвратной пружины клапана), а так же, на более поздних моторах 1.8t, c помощью клапана №249, открывающим доступ к вакуумному бачку системы управления клапанами Байпаса и CВВ. Как грамотно обойти этот клапан и сделать электронную педаль более отзывчивой — есть в моей статье
Основные режимы работы байпасного клапана :
ХХ — приоткрыт разрежением, создаваемым во впускном коллекторе
Наддув — закрыт, за счет избытка во впускном коллекторе, создающим воздействие на диафрагму, а так же силой возвратной пружины.
Принудительный ХХ (резкое закрытие дросселя в момент движения на передаче. Для механики — без выжима сцепления) — клапан открыт полностью за счет высокого разрежения во впускном коллекторе.
Здоровье байпаса — очень важный момент. Если резиновая диафрагма внутри байпаса имеет негерметичность, то это приводит к лагу в начальный момент ускорения, сваливанию буста, как и оверспину турбины, причем — чем больше негерметичность (площадь и количество отверстий в диафрагме) — тем выше эти моменты. Для проверки этого достаточно попытаться создать разрежение ртом через управляющий шланг байпаса №16 на схеме (шланг малого диаметра, который идет на впускной коллектор или 249 клапан — в зависимости от двигателя) — если разрежение создается — значит клапан живой, если же нет (воздух проходит в момент всасывания), то диафрагма клапана негерметична, и клапан требуется заменить. Этот способ проверки справедлив только в случае целостности управляющего шланга и мест его соединений — целостность шланга выявляется в момент опрессовки двигателя через создание избыточного давления в воздухоподающей системе и системе ВКГ. После чего, исключив опрессовкой негерметичность управляющего шланга, можно преступить к проверке клапана методом вакуумизации через него. Имейте в виду, что состояние этого шланга имеет огромное значение, ибо, при его негерметичности вы получаете не только прямой подсос воздуха в коллектор, в обход расходомера, но и отсутствие управление клапана разряжением в коллекторе, в результате чего клапан будет закрыт постоянно, а ротор турбины будет жестко получать по зубам.
Есть еще один негативный момент — подтравливание уплотнения центральной поршневой части байпаса — проще говоря негерметичность основной "затычки" между штуцерами клапана. Эффект от этого очень сходен с эффектом от дырявой мембраны клапана. Проверить это можно только при полном демонтаже клапана и созданию давления в боковом штуцере (желательно равным фактическому давлению наддува вашего мотора, или несколько его превышающим. Проверка созданием давления ртом — это минимум, не всегда объективный, особенно на чипованных двигателях) — если при создании требуемого избытка в боковом штуцере клапан не продувается, значит он герметичен и не будет подспускать в момент создания давления наддува, так что величина создаваемого давления при проверке должна несколько превышать величину пикового давления наддува, создаваемого турбокомпрессором, установленным на двигателе Вашего автомобиля.
На фотографиях ниже показано внутреннее устройство байпасного клапана и его составные части, а так же дырявые диафрагмы, вычислить которые возможно путем создания вакуума ртом через управляющий шланг тонкого штуцера, при условии, что шланг и элементы его крепления целы.
Часть II . Тюнинг.
В первой части статьи было рассмотрены основы, чтобы, так сказать, приступить к самому важному процессу — так всеми любимому ТЮНИНГУ.
Основной уязвимостью в надёжности стокового (заводского) байпаса является наличие резиновой диафрагмы, которая со временем от воздействия температурных, ударных нагрузок и нагрузок, вызванных воздействием давления наддува, начинает терять упругость и разрушается, о чем было сказано в первой части; тем более, когда давление наддува превышает стоковое — в результате выполнения чип-тюнинга, на которое заводской клапан вообще не рассчитан.
Кроме того, когда давление наддува превышает стоковое в два раза — 1.2 против 0.6, может происходить стравливание буста через уплотнение центральной поршневой части байпаса — основную "затычку" между штуцерами клапана.
Естественно, что производители тюнинга не упустили случая внести коррективы в устройство клапана, за которые придется расплатиться весьма существенной суммой. Что же такого они там нахимичили ?
При всём многообразии изделий этого рода — принцип у них где-то общий — диафрагму заменили на алюминиевый поршень с конической "пробкой" на конце, с соответствующей формой ответной части корпуса клапана. Поршень — хорошо, а как же с герметизацией вакуумного управления? Тут все просто — в корпусе клапана (естественно — металлическом ) делают две параллельные кольцевые канавки, в которые вставляются резиновые кольца соответствующего диаметра, густо смазанные для обеспечения наилучшего скольжения пары резина-алюминий — густой силиконовой смазкой, чем-то напоминающей шрусную . А как же возвратная пружина ? И тут всё в порядке — жесткость пружины увеличина для обеспечения более быстрого закрытия клапана и более медленного его открытия под воздействием вакуума, что по идее должно уменьшить сваливание буста в момент переключений, удержание более высокого буста, а так же уменьшить лаг в момент резкого старта за счет более быстрого закрытия клапана. В передовых версиях этих клапанов, корпус делают разборным — для ухода за клапаном(чистки и смазывания), а так же установки различных по жесткости пружин и шайб, чтобы подогнать усилие под требуемое для конкретного частного случая или желания владельца авто. От слов — к делу. Рассмотрим внешний вид подобного клапана и довески, которые можно приобрести отдельно — набор шайб и возвратных пружин различной жесткости.
По этой ссылке можно подробно изучить внутренее устройство подобного клапана и сервисные операции, необходимые для его функционирования.
Еще один вариант тюнингового байпаса — более простой и старый :
Замечательно. А что же на практике ? А на практике не все гладко, как кажется … Я подробно занимался изучением внутреннего устройства этих клапанов, их опробацией на турбированных моторах 1.8t, неоднократно разбирал многие из них и … пришел к выводу в их, скорее, отрицательном эффекте. Почему ? Постараюсь разъяснить на незатейливом примере.
Совсем недавно к нам приезжал владелец Audi S3 (cток, наддув 0.9) c установленным клапаном подобной конструкции. Проблема была в том, что давление наддува у него сваливалось с пика моментально (cваливание составляло 0.2-0.25 бар) и достаточно плохо держалось, особенно на хвосте наддува. Проверив и перепроверив все на комплексной диагностике, проведенной нами с Базаровым, мое внимание привлекла эта металлическая чушка, заменившая стоковый байпас. Надо отдать должное, что чушка выдержала тест вакуумизацией через управляющий шланг, но я не успокоился и снял ее полностью — для опытов.
Вот тут-то все и прояснилось — клапан, которому нет еще и года, травил через коническое уплотнение поршень-корпус, причем величина этого травления каждый раз менялась после срабатывания — хода клапана, который мы имитировали, создавая разрежение в вакуумном штуцере. Забавно … Хммм, да он же еще и разбирается — ну, сам Бог велел посмотреть — а где же там наш больной зуб.
Вот такие внутренности — вполне типичные для подобных изделий.
Так в чем же была проблема ? А проблема простая — ударные нагрузки, которые в прямом смысле физически разрушили поверхность поршня-затычки, а так же ответной части в корпусе клапана, да к тому же еще и неравномерно. Места указаны на фото стрелками.
В результате чего клапан подтравливал в обратку, да к тому же еще и с различной величиной. А как вы хотели — под усилием значительно более жесткой пружины металл бился о металл, да еще и с периодическим прокручиванием. Опять же — разве могут обеспечить точную центровку конуса два узеньких колечка, расположенных в непосредственной близости друг от друга — в самой верхней части корпуса клапана ? Конечно же нет. Осевое смещение поршня имело быть место в любом случае, особенно когда корпус клапана разогревался до высоченной температуры (до 90*, в зависимости от места расположения клапана в двигательном отсеке, давления наддува и температуры впускаемого воздуха), а резиновые колечки-уплотнения теряли свою упругость, особенно с течением времени. Вот вам и тюнинг .
Кроме этого есть ряд других негативных моментов — неправильно выбранная жесткость пружины может привести к тому, что клапан вообще не откроется (пружина повышенной жесткости) и вы можете получить обратный эффект — ремонт или замену турбокомпрессора, если эти нагрузки будут регулярны, а давление избытка весьма существенное (чип), как и если ваш стиль езды отличается динамикой, с нахождением в зоне высоких нагрузок и переменным педалированием. Это раз. Два — а как поведет себя смазка уплотнительных колец в -30*, когда вы вдруг, не дай Бог, не дали мотору прогреться и начали движение на автомобиле, всякое ведь бывает … Учитывая густоту смазки, я, например, затрудняюсь прогнозировать ее поведение и вполне допускаю мысль, что поршень может и не открыться вполне тогда, когда это будет необходимо. Может я и сгущаю краски, но эта версия имеет право на жизнь, пока не будет доказано обратное.
Производители клапана, кстати, четко предупреждают, что снимают с себя ответственность за повреждение турбокомпрессора, вызванное неверным подбором пружины или уплотнительной шайбы.
Так какой же альтернативный вариант, есть ли он ? Есть — это стоковый клапан 06A145710N, имеющий более жесткую пружину по сравнению с другими своими аналогами VW. Клапан предназначался изначально для Ауди ТТ с мотором мощностью 225лс, но прекрасно ставился производителем и на мотор AGU, например, в 150 коней. Так что ставьте его смело и наслаждайтесь. Многочисленные тесты (проведенные не только мной)показали, что разница между этим клапаном и металлической тюнинговой чушкой, которая порой стоит в три раза дороже — минимальна — это при условии, что чушка исправна, а то бывает и хуже порой, как уже было описано выше.
Теперь, что касается блоу-офф на эти моторы, т.е. клапана, cтравливающего избыток в атмосферу через свисток при резком закрытии дросселя (Девочкам ндравится ) — пшики, как я их называю.
Хочу вас расстроить — противопоказано, поскольку воздух, уже посчитанный ДМРВ будет исключен из цикла, и, следовательно, будет расхождение по нему — между фактическим и посчитанным; чем длиннее ваш пшик — тем больше расхождение по смеси при последующем нажатии на газ. В результате — потеря мощности и увеличенный расход. Так что решайте — что вам важнее . Нажали после продолжительного пшика на педаль, а свечи залило — супер
Можно ли это побороть — теоретически — можно : изменив логику работы программы управления, но заниматься этим вряд ли кто будет. Так что …
Хотя, для тех, кому совсем неимется — есть промежуточное зло — так называемый Сплиттер, в котором лишь малая часть сваливается в атмосферу через свисток, но пшик маловат, соответственно, больше похож на писк, хотя множество подобных клапанов регулируется в этом направлении. Моё мнение — я против, ибо расхождение по посчитанному и фактическому воздуху всё же будет, даже при малом пшике, хотя дело ваше.
По этой ссылке можно ознакомиться с правилами установки и внутреннего устройства Сплиттера (конкретно эта модель имеет ОБРАТНУЮ от заводской установку. Не ставьте свой заводской байпас по схеме, изложенной в руководстве. Правило установки стокового байпаса рассмотрены ниже)
И последнее — правильность установки байпаса — предельно важный момент !
Нижний толстый штуцер, соосный с тонким управляющим штуцером, должен строго находиться со стороны зоны разрежения — т.е. входить патрубок, идущий в воздуховод перед турбиной (на рисунке ниже ЗР), а боковой штуцер всегда должен вставляться в патрубок, идущий к зоне высокого давления — за холодной крыльчаткой турбины (на рисунке ниже — ВД) . При неверной установке клапана, режим его работы будет нарушен — особенно на чипе; возможны рывки, хлопки и рваное давление буста. Имейте это в виду !
Что «пшикает» в спортивных машинах? Изучаем блоу-офф, байпас и вестгейт
Данная статья подразумевает, что читатель уже имеет некоторое представление о работе турбонаддува. Если же такого представления пока нет – не беда! Не так давно мы обсуждали эту штуку во всех подробностях: как выглядит, зачем нужна и как работает. Кто ещё не видел – нажимаем сюда и читаем..
А теперь к героям нашего сегодняшнего обсуждения. Я уверен, все автолюбители хоть раз слышали характерный «пшик» при переключениях скоростей на спортивных автомобилях. Более того, на сайтах наших китайских друзей есть невероятное количество этих «приблуд» всех цветов и видов, предлагаемых за очень демократичные цены. И у неподготовленного любителя тюнинга может создаться впечатление, что пшикалки эти служат исключительно для привлечения на улицах впечатлительных особ слабого пола. Но это не так. Точнее – изначально было не так, а служило лишь вполне себе конкретной технической задаче. Давайте разбираться.
В чём суть проблемы?
Итак, вы уже знаете, что при активном ускорении турбина нагнетает воздух во впускной коллектор. Но очевидно, что дуть до бесконечности невозможно, иначе разорвёт как минимум резиновые патрубки системы. И для ограничения создаваемого турбиной давления служит «вестгейт» (wastegate).
Клапан вестгейта, соединённый штоком с его «калиткой» в горячей части турбины. Далее станет понятно. (фото: twitter)
Это подпружиненный клапан, который при превышении определённого порога нагнетаемого давления перемещается и открывает заслонку в корпусе турбины, тем самым частично пуская выхлопные газы в обход крыльчатки – прямо в катализатор и далее по выпуску. Таким образом, обороты турбины снижаются, а значит, уменьшается и создаваемое ей давление.
Приводимая клапаном вестгейта заслонка-«калитка» в самой турбине. (фото: Drive2)
Но это, скажем так, эталонный сценарий: когда давление нарастает плавно и соразмерно нажатию на газ. А вот ситуация: вы «топили» с газом в пол, и внезапно на дорогу выбегает олень. Понятно, что в 99% случаев первое, что вы сделаете – отпустите педаль. Да вот беда! Турбина обладает очень неслабой инерционностью: хоть педальку вы отпустили, но она ещё продолжает крутиться по инерции. То есть, нагнетать воздух. А дроссельная заслонка-то уже закрыта! Давление снова растёт, угрожая что-то порвать.
«А что же вестгейт?» — спросите вы. А ничего. Вспоминаем конструкцию и смотрим на схемы ниже: wastegate находится на ГОРЯЧЕЙ части турбины, и способен лишь стравливать поток газов её раскручивающих. Но замедлить уже вращающуюся по инерции турбину он никак не может.
Таким образом, конструктивно возникает необходимость в ещё одном клапане – который будет стравливать излишки уже нагнетённого воздуха. И здесь есть два варианта.
Блоу-офф – сдуваем в атмосферу
Тот нередкий случай, когда само название (blow—off – сдувать) объясняет суть вопроса. На самом деле всё просто: в магистраль между холодной (компрессорной) частью турбины и впускным коллектором врезается самый обычный предохранительный клапан. Как только давление в магистрали резко подскакивает и превышает критическое (когда мы резко сбросили газ, помните?) – он выпускает лишнее давление наружу. Банально на улицу, в подкапотное пространство. В этот момент и раздаётся тот самый сочный «пшик», который мы все привыкли узнавать по всяким «Форсажам» и подобным картинам. А вот наглядная схема расположения этого клапана (кстати, там же есть и вестгейт):
фото: yandex
Байпас – замыкаемся в себе
Байпас (bypass – обходной путь) служит ровно той же цели – предохранять впускной тракт от переизбытка воздуха, но алгоритм работы у него чуть другой. Находится он в том же месте что и блоу-офф, но отводит лишний воздух не в атмосферу, а снова в контур. А именно, на вход турбины. Получается своего рода замкнутый круг, когда воздух остаётся в системе, но тем не менее, его давление в момент открытия байпаса уменьшается: излишки поступают в пространство перед турбиной. Это понятно из нижеприведённой схемы:
фото: yandex
Зачем два варианта?
И здесь пытливый читатель снова вправе задать резонный вопрос: зачем усложнять систему байпасом (ведь это дополнительная воздушная магистраль), когда можно просто «сливать» лишнее давление наружу? Отвечаю: во-первых, байпас тише. Некий звук при резком сбросе газа различить можно, но он всё равно несравнимо тише блоу-оффа. Согласитесь, далеко не каждый автовладелец придёт в восторг от ежедневной какофонии громких свистяще-шипящих звуков из-под капота.
Блоу-офф. Выпускает воздух на улицу. (фото: motorz.tv)
И во-вторых, ещё раз повторю ключевой момент: с байпасом воздух остаётся в системе. То есть, тот его объём, что прошёл через расходомер (ДМРВ), находящийся обычно сразу после фильтра, не изменяется. А значит, не изменятся и параметры топливо-воздушной смеси, которые компьютер вычисляет, основываясь на этих данных. В случае же с блоу-оффом, уже посчитанный датчиком объём воздуха меняется, так как blow-off часть его стравил наружу. Кстати, именно поэтому на подавляющем большинстве турбомоторов для приготовления смеси вместо ДМРВ (датчик массового расхода воздуха) используется ДАД (датчик абсолютного давления). Второй не считает изначально прошедший через него объём воздуха, а измеряет его давление в контуре по факту на данный момент времени. Но это уже совсем другая история.
Байпас. Перепускает воздух из трубы на дроссель (вертикальная) на вход турбины после фильтра (горизонтальная гофра). (фото автора)