Клапан-преобразователь давления

обзор компонентов

Информация о продукте

Какую функцию выполняет клапан-преобразователь давления в системе рециркуляции отработанных газов (EGR)? Для чего нужен клапан-преобразователь давления в турбо-нагнетателе VTG? Какие существуют типы клапанов-преобразователей давления? Как они устроены? Какие неисправности возникают в случае выхода из строя клапана-преобразователя давления? Как проверить исправность клапана-преобразователя давления? Об этом Вы узнаете здесь.

ОПИСАНИЕ КОМПОНЕНТА

Электропневматические клапаны-преобразователи давления в больших количествах применяются в системах рециркуляции отработавших газов (EGR) и турбонагнетателях VTG («Variable Turbo Geometrie», турбонагнетатель с регулируемыми направляющими лопатками). По своей функции они схожи с регуляторами тока в электрической цепи. Посредством смешивания разрежения и атмосферного давления в клапане-преобразователе создается результирующее давление (управляющее давление), посредством которого можно плавно регулировать работу пневматических исполнительных элементов.

Клапан-преобразователь давления совместно с пневматическим исполнительным элементом обеспечивают значительно большие рабочие усилия, чем это возможно в электрической схеме с регулятором тока, причём при меньших габаритах. Необходимое разрежение имеется в наличии практически во всех автомобилях (например во впускном коллекторе или на выходе вакуумного насоса).

ВАРИАНТЫ

Клапаны-преобразователи давления конфигурируются в соответствии со сферой применения. При этом в зависимости от требований можно изменять (рис. 1):

тип и расположение электрических соединений (варианты разъемов, контакты),
расположение вакуумных и вентиляционных штуцеров,
тип крепления (держатель),
характеристику,
наличие / отсутствие температурной компенсации,
управление током или ШИМ-сигналом,
скорость реакции (время эвакуации / вентиляции),
наличие / отсутствие фильтра на вентиляционном патрубке (ATM).

3688 — Рис. 1: Вид изделий (варианты исполнения)

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Рециркуляция отработавших газов (EGR)

01 Воздушный фильтр
02 Клапан-преобразователь давления
03 Вакуумный насос
04 Блок управления двигателем
05 Катализатор
06 Клапан EGR
07 Охладитель системы EGR

Система рециркуляции ОГ служит для снижения количества вредных веществ в выхлопных газах. Для этого к атмосферному воздуху, который подается в двигатель, подмешиваются отработавшие газы. Это позволяет снизить содержание кислорода в камере сгорания и понизить температуру сгорания. Более низкая температура сгорания способствует снижению выбросов оксидов азота (NOx).

Рециркуляция отработавших газов работает эффективно только при наличии точного управления. В зависимости от исполнения клапаны EGR могут иметь пневматическое или электрическое управление. В случае пневматического управления создание необходимого разрежения («управляющего давления») обеспечивается при помощи клапана-преобразователя давления.

Управление электропневматическим преобразователем давления (EPW) осуществляется блоком системы управления двигателем на основании таблиц (карт) с соответствующими характеристиками. Величина управляющего давления, под действием которого работает клапан EGR, определяется значением скважности управляющего ШИМ-сигнала на клапане EPW

Турбонагнетатель VTG

01 Воздушный фильтр
02 Клапан-преобразователь давления
03 Вакуумный насос
04 Блок управления двигателем
05 Катализатор
06 Турбонагнетатель VTG
07 Вакуумная камера исполнительного привода
08 Регулируемые направляющие лопатки
09 Охладитель наддувочного воздуха

Достижимый крутящий момент в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания зависит от количества свежей горючей смеси в цилиндрах.

В турбонагнетателях энергия выхлопных газов используется для раскручивания турбинного колеса, чтобы затем передать это вращение соединённому с ним компрессорному колесу. В турбонагнетателях VTG изменение требуемого давления наддува осуществляется путем регулирования положения направляющих лопаток турбинной секции. Это регулирование должно выполняться с высокой степенью точности.

Блок управления двигателем управляет клапаном- преобразователем давления с помощью таблиц с соответствующими характеристиками. В зависимости от скважности управляющего ШИМ-сигнала устанавливается необходимое управляющее давление, с помощью которого вакуумный привод регулирует положение направляющих лопаток. Такое изменение геометрии направляющего аппарата турбины обеспечивает быстрый отклик двигателя при движении с низкими оборотами и высокую эффективность работы в верхнем диапазоне частоты вращения к.в.

ТИПИЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Номинальное напряжение	[V]	12
Рабочее напряжение	[V]	10 - 16
Сопротивление	[Ω]	11 - 16
Индуктивность	[mH]	40
Скважность ШИМ-сигнала	[%]	20 ... 95
Частота ШИМ-сигнала	[Hz]	250 ... 300
Температура окружающей среды	[°C]	-30 - 120

КОНСТРУКЦИЯ

Посредством смешивания разрежения (например, от вакуумного насоса) и атмосферного давления в клапане-преобразователе создается результирующее давление («управляющее давление»).´При помощи этого управляющего давления

осуществляется регулирование работы пневматического клапана EGR системы рециркуляции ОГ или,
через вакуумный привод, изменяется положение направляющих лопаток в турбонагнетателе VTG.

Чтобы управлять клапаном-преобразователем давления, блок управления двигателем создаёт в цепи клапана необходимое значение тока. Это не постоянный ток, а ток, образующийся в результате подачи на клапан управляющих импульсов с постоянной частотой следования («ШИМ-сигнал»). Длительность импульсов изменяется, что приводит к изменению скважности («коэффициента заполнения»). В зависимости от того, что является задающим воздействием для контура регулирования: сила тока или скважность (коэффициент заполнения), электропневматический преобразователь давления (EPW) обозначается как «управляемый током» или «управляемый скважностью» (или «управляемый ШИМ- сигналом»).

Если клапан-преобразователь давления имеет температурную компенсацию, напряжённость магнитного поля сохраняется в широком диапазоне, независимо от температуры. Это позволяет обойтись без сложного регулирования тока в блоке управления. Управление в таком случае сводится только к изменению скважности импульсов управляющего ШИМ-сигнала. Большинство применяемых клапанов-преобразователей давления управляется коэффициентом заполнения.

СОЕДИНЕНИЯ

01 Подача разрежения (VAC)
02 Изменяемое управляющее давление (OUT)
03 Эвакуация в атмосферу (ATM)
04 Электрический разъём

3691 — Рис. 2: Присоединительные элементы на клапане- преобразователе давления

ЗАМЕЧАНИЕ

Конфигурация соединений может варьироваться в зависимости от исполнения.

НЕИСПРАВНОСТИ
Неисправность клапана-преобразователя давления можно определить по следующим признакам:

Система EGR

Переключение в аварийный режим
Уменьшение мощности двигателя
Прекращение рециркуляции отработавших газов
Рывки при движении автомобиля
Выхлоп черного цвета

Турбонагнетатель VTG

Уменьшение мощности двигателя
Низкий крутящий момент при ускорении из нижнего диапазона частоты вращения («турбояма»)

ПРОВЕРКА
Клапаны-преобразователи давления и система EOBD
В автомобилях с системами бортовой диагностики (OBD) клапаны-преобразователи давления контролируются электроникой.

Возможные коды ошибок EOBD
P0033 Клапан регулирования давления наддува - Неисправность электрической цепи	P0245 Клапан регулирования давления наддува A - Слишком низкий уровень сигнала
P0034 Клапан регулирования давления наддува - Слишком низкий уровень сигнала	P0246 Клапан регулирования давления наддува A - Слишком высокий уровень сигнала
P0035 Клапан регулирования давления наддува - Слишком высокий уровень сигнала	P0247 Клапан регулирования давления наддува B - Неисправность электрической цепи
P0234 Наддув двигателя - Превышено предельное значение	P0248 Клапан регулирования давления наддува B - Нарушение диапазона / функционирования
P0235 Наддув двигателя - Не достигнуто предельное значение	P0249 Клапан регулирования давления наддува B - Слишком низкий уровень сигнала
P0243 Клапан регулирования давления наддува A - Неисправность электрической цепи	P0250 Клапан регулирования давления наддува B - Слишком высокий уровень сигнала
P0244 Клапан регулирования давления наддува A - Нарушение диапазона / функционирования

Опосредованный контроль клапана-преобразователя давления осуществляется путем контроля за работой клапана EGR
P0400 Система рециркуляции выхлопных газов - Нарушение потока	P0405 Клапан EGR - Датчик A - Слишком низкий входной сигнал
P0401 Система рециркуляции выхлопных газов - Слишком низкий поток	P0406 Клапан EGR - Датчик A - Слишком высокий входной сигнал
P0402 Система рециркуляции выхлопных газов - Слишком высокий поток	P0407 Клапан EGR - Датчик B - Слишком низкий входной сигнал
P0403 Система рециркуляции выхлопных газов - Неисправность электрической цепи	P0408 Клапан EGR - Датчик B - Слишком высокий входной сигнал
P0404 Система рециркуляции выхлопных газов - Нарушение диапазона / функционирования

Неисправный датчик расхода воздуха может передавать некорректный сигнал на вход блока управления двигателем, что приводит к некорректному управлению электро-пневматическим преобразователем давления (EPW)
P0100 Датчик расхода воздуха - Неисправность электрической цепи	P0103 Датчик расхода воздуха - Слишком высокий входной сигнал
P0101 Датчик расхода воздуха - Нарушение диапазона / функционирования	P0104 Датчик расхода воздуха - Спорадическая неисправность в электрической цепи
P0102 Датчик расхода воздуха - Слишком низкий входной сигнал

ВНИМАНИЕ!

Не разъединяйте и не подсоединяйте электрические разъёмы при включенном зажигании. Возникающие при этом пиковые выбросы напряжения могут повредить электронные компоненты.
Измерение сопротивления на клапане-преобразователе давления должно проводиться только при отсоединенном разъеме, так как могут быть повреждены внутренние компоненты блока управления.

При поиске неисправностей необходимо обратить внимание на:

негерметичность в соединительных шлангах,
неплотные контакты в электрических разъёмах,
плавность перемещения штока клапана EGR, тяги вакуумного привода турбонагнетатнеля VGT,
правильную работу датчика расхода воздуха.

ЗАМЕЧАНИЕ

В зависимости от марки и модели транспортного средства, а также модели диагностического сканера, клапан- преобразователь давления можно активировать, войдя в меню управления исполнительными механизмами системы управления двигателем. Сначала целесообразно считать данные с регистратора неисправностей, а затем провести диагностику посредством активации исполнительных компонентов системы управления двигателем, в соответствии с руководством пользователя диагностического прибора.
Обычно управление клапаном-преобразователем давления, активированным посредством диагностического сканера, осуществляется циклически, с заданными интервалами, поэтому его включение / выключение слышно или ощущается тактильно. Если включение / выключение слышно или ощущается тактильно, значит, электрическая цепь клапана исправна, а его электропитание в порядке. Однако при такой проверке невозможно обнаружить негерметичность или наличие загрязнений внутри клапана.
После проверки и возможной замены клапана необходимо удалить ошибки из регистратора неисправностей. Электрические неисправности кабельного жгута или самого клапана-преобразователя давления в большинстве случаев регистрируются и сохраняются в виде кодов ошибок, после чего эти неисправности необходимо выявить с помощью обычных средств контроля – так же, как выявляются механические неисправности, например, негерметичность, подклинивание клапана и т. д.

3693 — Рис. 5: Контакт 1 и 2 на клапане-преобразователе давления

Проверка электропитания

Отсоедините разъем от клапана-преобразователя давления.
Включите зажигание автомобиля.
Измерьте напряжение между контактами и массой двигателя (см. рис. 5). На одном из контактов должно присутствовать
напряжение аккумуляторной батареи.

ЗАМЕЧАНИЕ
Полярность контактов на разъёмах различных автомобилей различается. Электропитание может подаваться на контакт 1 или 2.

Снова выключите зажигание.

Измерение электрического сопротивления клапана- преобразователя давления

Измерьте сопротивление между контактами клапана- преобразователя давления (см. рис. 6). Заданное значение: 11 - 18 Ом
Снова подключите разъем.

3694 — Рис. 6: Измерение электрического сопротивления клапана- преобразователя давления

Проверка функционирования

Подключите вакуумметр / ручной вакуумный насос к штуцеру (02) согласно рис. 2. Подсоединение остальных вакуумных трубок остаётся без изменений.
Дайте двигателю поработать на холостом ходу и измерьте значение разрежения. Заданное значение: не менее 480 мбар
Отсоедините разъем электропитания от клапана- преобразователя давления и ещё раз измерьте разрежение. Заданное значение: 0 - макс. 60 мбар

Проверка управляющего сигнала

При необходимости при помощи осциллографа можно проверить управляющий сигнал, поступающий от блока управления двигателем на клапан-преобразователь давления. Речь идет об импульсном сигнале прямоугольной формы, который формируется посредством коммутации электронного ключа на массу.

Поскольку назначение выводов на разъеме клапана- преобразователя давления может быть различным, сначала необходимо определить, на какой вывод подается электропитание (см. рис. 5).
С тыльной стороны другого вывода можно проконтролировать управляющий сигнал, подав его на вход осциллографа.
Дайте прогретому двигателю поработать на холостом ходу.
При нажатии на педаль акселератора должна изменяться длительность импульсов.

Необходимые вспомогательные средства