Controllo della pressione di sovralimentazione per il turbocompressore
Controllo elettronico della pressione di sovralimentazione
Informazioni utili e preziosi consigli sul dispositivo di regolazione elettromeccanico per turbocompressori .
Ormai, pressoché tutti i moderni motori diesel o a benzina sono dotati di un turbocompressore a gas di scarico per aumentare le prestazioni e l'efficienza del motore. Per garantire sempre la pressione di sovralimentazione ottimale, è necessario adattarla alle relative condizioni di carico. Nei veicoli moderni, questo compito è svolto dal controllo elettronico della pressione di sovralimentazione.
Avviso importante per la sicurezza
Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici riportati di seguito sono stati redatti da HELLA per offrire un'assistenza professionale alle officine. Le informazioni contenute in questo sito web dovrebbero essere utilizzate esclusivamente da personale tecnico specializzato.
INDICE
Controllo della pressione di sovralimentazione per il turbocompressore: Informazioni di base
Il turbocompressore utilizza l'energia dei gas di scarico per aspirare e comprimere l'aria per la combustione. In questo modo un volume d'aria maggiore e quindi più ossigeno raggiungono la camera di combustione. La potenza del motore e la coppia del motore aumentano. In pratica, nel turbocompressore a gas di scarico si trova una turbina centripeta e un compressore centrifugo, collegati tra loro da un albero. Il gas di scarico che esce dal motore aziona la turbina centripeta e quindi anche il compressore centrifugo.
Per adattare la pressione di sovralimentazione alle rispettive condizioni di carico e per proteggere il motore e il turbocompressore, è necessario un controllo della pressione di sovralimentazione. A seconda del tipo di turbocompressore, si può utilizzare un dispositivo di regolazione meccanico-pneumatico o elettromeccanico. In questo capitolo ci occuperemo principalmente del controllo elettromeccanico.
Dispositivo di regolazione elettromeccanico per turbocompressore a gas di scarico
L'attuatore del turbocompressore, chiamato anche regolatore di pressione di sovralimentazione, è un dispositivo di regolazione elettronico per turbocompressori regolabili ed è usato principalmente per i turbocompressori VNT e VTG a geometria variabile.
In questi turbocompressori con geometria variabile della turbina, l'attuatore controlla in modo affidabile e preciso il movimento delle palette. Regolando le palette, si influisce sul flusso dei gas di scarico sulla girante della turbina e quindi la pressione di sovralimentazione viene modificata e può essere adattata in modo ottimale al flusso dei gas di scarico. La pressione di sovralimentazione richiesta viene regolata secondo una mappa memorizzata nella centralina del motore. La centralina del motore invia la pressione di sovralimentazione desiderata sotto forma di segnale all'attuatore del turbocompressore, tramite una connessione bus dati. L'attuatore regola di conseguenza le palette in base alla posizione dell'angolo desiderata contenuta nel segnale.
I vantaggi di un dispositivo di regolazione elettronico sono:
- Risposta più rapida del turbocompressore già a bassi regimi
- Regolazione esatta delle palette in base al flusso di scarico
- Miglioramento dei valori di emissione
Regolazione delle palette
Nell'alloggiamento della turbina, le palette mobili sono posizionate in un cerchio su un anello portante e collegate ai loro alberi con l'anello di regolazione, tramite perni di guida. L'anello di regolazione è a sua volta collegato all'attuatore del turbocompressore tramite una tiranteria.
Se l'anello di regolazione viene spostato dall'attuatore, tutte le palette vengono regolate in modo sincrono e quindi l'area di ingresso della turbina viene ridotta o allargata. Questo a sua volta influisce sul comportamento del flusso dei gas di scarico e quindi sulla velocità della turbina. In questo modo è possibile aumentare o ridurre selettivamente la pressione di sovralimentazione.
VTG aperto: le palette sono aperte al massimo. La velocità del flusso viene ridotta
VTG chiuso: le palette sono aperte al minimo. La velocità del flusso viene aumentata
L'attuatore del turbocompressore: Struttura e funzionamento
La funzione principale dell'attuatore è quella di portare il tirante VTG nella posizione specificata dalla centralina o calcolata in base alla mappa.
Con l'ausilio del sensore di posizione induttivo senza contatto (sensore CIPOS), la posizione del tirante VTG viene continuamente monitorata e modificata attivamente. L'angolo viene definito induttivamente con una procedura senza contatto e dunque senza usura, che garantisce un'elevata precisione di misurazione per l'intera vita utile del dispositivo. La tecnologia CIPOS utilizzata si contraddistingue in particolare per non subire l'influsso dei campi magnetici e per l'elevata stabilità termica.
Oltre al sensore CIPOS per la determinazione precisa della posizione, l'elettronica integrata comprende anche l'azionamento del motore elettrico interno dell'attuatore e la diagnosi dei guasti. In questo modo, è possibile rilevare e segnalare guasti, e di conseguenza determinare automaticamente le azioni correttive appropriate. L'attuatore ha un campo di lavoro flessibile ed esegue un movimento controllato da inizio a finecorsa.
A seconda della versione, la comunicazione nel veicolo è possibile sia tramite CAN bus che tramite un segnale a modulazione di larghezza di impulso (PWM).
Struttura dell'attuatore del turbocompressore HELLA:
(1) Coperchio superiore dell'alloggiamento
(2) Circuito stampato
(3) Guarnizione
(4) Clip di fissaggio motore
(5) Ingranaggio a vite senza fine
(6) Motore elettrico
(7) Alloggiamento dell'ingranaggio
(8) Elemento di fissaggio/leva
(9) Staffa
(10) Albero
(11) Segmento di trasmissione
(12) Rotore
Regolatore elettronico della pressione di sovralimentazione guasto
Un guasto dell'attuatore elettromeccanico del turbocompressore può manifestarsi nel modo seguente:
- Perdita di potenza
- Accelerazione scarsa o insufficiente
- Accensione della spia motore
- Riduzione della velocità del veicolo
- Il veicolo funziona in "modalità di emergenza"
Causa del guasto al regolatore elettronico della pressione di sovralimentazione: Causa del guasto
Le cause di un guasto all'attuatore del turbocompressore possono essere:
- Scorrimento difficile o guasto della tiranteria del dispositivo di regolazione o delle palette
- Corrosione dei componenti elettrici a causa di condizioni ambientali (acqua, sale, ecc.)
- Danni meccanici dovuti a fattori esterni
Un guasto all'ingranaggio dell'attuatore del turbocompressore è di solito causato da un problema o indurimento nella regolazione delle palette del turbocompressore. Con il tempo, il flusso dei gas di scarico contamina con residui carboniosi l'interno del turbocompressore. Questa formazione di fuliggine compromette il movimento delle palette. Ciò causa una maggiore richiesta di coppia per l'intero attuatore e quindi danni all'ingranaggio dell'attuatore, nonché la registrazione di un guasto nella centralina del motore.
Ricerca guasti e riparazione del regolatore elettronico della pressione di sovralimentazione: Istruzioni per la riparazione
Nell'ambito della ricerca guasti, dopo la diagnosi della centralina, bisogna prima eseguire un controllo visivo del turbocompressore nel vano motore.
Il turbocompressore con i suoi singoli componenti deve essere sempre considerato e sottoposto a diagnosi come un unico sistema. La maggior parte dei costruttori di veicoli non fornisce parti di ricambio per i turbocompressori VNT/VTG. Il motivo non è una scarsa fiducia nelle competenze tecniche delle officine, ma è necessario che il turbocompressore e l'attuatore elettromeccanico debbano essere adattati con precisione l'uno all'altro prima dell'installazione nel veicolo. Questa calibrazione viene effettuata suun banco prova di flusso per turbocompressori (flowbench). Su questo speciale banco prova, nell'ambito della regolazione di base, viene determinata e impostata la portata specifica del veicolo (portata MIN/MAX). A questo scopo, a seconda della versione, può essere necessario attivare alcuni attuatori con una mappa speciale prima della calibrazione, affinché siano riconosciuti nel veicolo dalla centralina del motore.
Anche se esternamente molti attuatori di turbocompressori sembrano uguali, la struttura e la configurazione differiscono a seconda del tipo di veicolo e dell'unità di turbocompressione. Nella rispettiva combinazione con il turbocompressore, a seconda dei requisiti del costruttore del veicolo, possono essere installati due tipi di attuatori per turbocompressori HELLA. Qui si fa una distinzione tra le versioni "Smart" e "Simple". Per mezzo di una centralina integrata, la versione "Smart" regola autonomamente l'impostazione delle palette, mentre la versione "Simple" viene azionata dalla centralina motore. Anche se apparentemente simili, la struttura tecnica dell'elettronica, dell'ingranaggio e della configurazione dell'alloggiamento è fondamentalmente diversa.
Pertanto, non è possibile una riparazione scambiando tra loro vari componenti di attuatori diversi, come l'ingranaggio o l'elettronica.
Collegamento a spina diverso: nell'esempio sono rappresentate due diverse configurazioni dell'alloggiamento
Test con il dispositivo diagnostico sull'esempio di una Mercedes-Benz E350: Diagnosi della centralina
Le seguenti informazioni di diagnosi utilizzano come esempio una Mercedes-Benz E350 24V CDI (212) del 2014.
La funzione dell'attuatore del turbocompressore viene monitorata dalla rispettiva centralina di sistema. I guasti che si verificano vengono memorizzati nella memoria guasti della centralina del motore e possono essere letti con un apposito dispositivo diagnostico. A seconda del veicolo e del sistema, possono essere selezionate e visualizzate nel dispositivo diagnostico funzioni aggiuntive come i parametri o la prova attuatori. I dati della comunicazione della centralina sono la base per la ricerca guasti vera e propria e per una riparazione di successo.
Codice guasto
In questa modalità è possibile leggere e cancellare i codici guasto memorizzati nella memoria guasti. È possibile inoltre richiamare informazioni sul codice guasto.
Nel nostro esempio, il connettore elettrico dell'attuatore del turbocompressore è stato scollegato, con conseguente memorizzazione del codice di guasto P004500 nella memoria guasti.
P004500 / errore sovralimentazione
> guasto elettrico o interruzione
Parametri
In questa funzione, è possibile selezionare e visualizzare i valori misurati attuali come la pressione atmosferica e la pressione di sovralimentazione.
Regolazione di base
In questa funzione, è possibile inizializzare i valori di adattamento della nuova unità di turbocompressione nella centralina .
Prova degli attuatori
In questa funzione, il dispositivo diagnostico può azionare l'attuatore elettromeccanico del turbocompressore. In questo modo è possibile effettuare un controllo funzionale del sistema e dei relativi componenti senza smontarli.
Schemi elettrici
Per la ricerca guasti si possono utilizzare gli schemi elettrici specifici del sistema consultabili nelle informazioni tecnichedel veicolo. Qui, ad esempio, è possibile leggere l'assegnazione dei PIN sull'attuatore del turbocompressore e utilizzarla per l'ulteriore ricerca guasti.
Nota!
Le fasi di diagnosi illustrate sono state eseguite con il dispositivo mega macs 77. La profondità di analisi e la varietà delle funzioni differiscono a seconda del costruttore del veicolo e dipendono dalla relativa configurazione di sistema della centralina.
Le illustrazioni schematiche, le immagini e le descrizioni servono a spiegare e illustrare il testo del documento e non possono essere utilizzate come base per le riparazioni specifiche del veicolo.
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