Проверка N75, вакуумного насоса, слабая тяга на низах

Искать причину слабой тягой с низов я начал очень давно. Вооружившись диагностическим оборудованием я начал искать проблему.

Снял логи: давления во впускном коллекторе, расхода воздуха, цикловой подачи топлива.
Проанализировав ее, я увидел, что турбокомпрессор очень долго выходит на номинальное давление. Решил его отрегулировать.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией работает по следующему принципу:
отработанные газы вращают турбинное колесо — ротор турбокомпрессора. Ротор вращает компрессорное колесо, которое нагнетает воздух. Изменение интенсивности отработанных газов влияет на производительность турбокомпрессора.

Для того, чтобы поддерживать производительность на необходимом уровне, в турбокомпрессоре есть лопатки, которые выполняют сразу две задачи: регулируют проходное сечение, что позволяет изменять скорость газов, и направляют газы на разные участки крыльчатки турбинного колеса.

Уменьшая сечение — увеличивается скорость отработанных газов, что заставляет турбинное колесо вращаться быстрее.
Смещение давления газов ближе к краям крыльчатки увеличивает момент ротора, за счет концентрации давления на краю крыльчатки (все усилие передается на край плеча). Концентрация газов ближе к краю также заставляет турбинное колесо вращаться быстрее.
При закрытии лопаток геометрии одновременно достигается два эффекта одновременно: уменьшается проходное сечение и давление газов смещается к краям крыльчатки.

Когда регулировал турбину где-то год назад, получалась какая-то фигня:
шток актуатора не упирался в регулировочный винт, из-за этого проходное сечение между лопатками турбины слишком большое, низкая скорость газов, которые раскручивают турбинное колесо, из-за этого турбокомпрессор слабо дует на малых нагрузках.
Если шток актуатора укоротить, с низов тянет хорошо, но на больших нагрузках получается передув, скорость газов и так большая, но проходное сечение между лопатками маленькое, скорость газов и соответственно турбинного колеса еще увеличивается, и турбокомпрессор начинает создавать чрезмерно большое давление.

Получается фиаско: невозможно корректно отрегулировать турбокомпрессор с изменяемой геометрией, который должен обеспечивать высокую производительность как на малых так и на больших нагрузках.

Как известно, производительностью турбокомпрессора управляет блок управления, но не на прямую, а через пневматический привод.

Пневматическая система — именно то, звено, которое находится между быстродействующей системой управления и самим исполнительным механизмом — турбокомпрессором.

На автомобиле установлены следующие пневматические устройства: вакуумный насос, вакуумный усилитель тормозных усилий (ВУТ), актуатор геометрии турбокомпрессора, клапан рециркуляции отработанных газов (РОГ), воздушная заслонка. Также есть пневмоэлектрические устройства: преобразователи давления на турбокомпрессор (N75) и РОГ (N18), клапан активации воздушной заслонки.

Если с пневматическими устройствами все понятно: они либо герметичные, либо нет, то с преобразователями давления не все так просто. У них по мере износа изменяется характеристика: зависимость разрежения на выходе от коэффициента заполнения импульса.

Для справки.
Разрежение — давление ниже атмосферного.
Избыточное давление — давление выше атмосферного.
Абсолютное давление — давление относительно абсолютного вакуума.
Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря. Как правило, принимают значение для 0 м над уровнем моря: 101,3 кПа=1.013 бар=1013 мбар (абсолютное значение).

Разрежение 100 кПа то же самое, что и избыточное давление -100 кПа.

Примечание!
На выходе преобразователя, давление зависит только от коэффициента заполнения, но может изменяться только от значения атмосферного давления до значения вакуума в системе.

Пример.
ШИМ 74%, на выходе преобразователя давления -66 кПа (-0.66 бар). Даже если вакуумный насос будет качать -70 кПа, или -96 кПа, давление на выходе преобразователя давления будет оставаться неизменным, если не изменится коэффициент заполнения.

В блоке управления записаны значения коэффициента заполнения для всех режимов работы двигателя. Это расчетные значения. По мере отклонения фактического значения наддува от расчетного, в действие вступают регуляторы в блоке управления двигателем. Они очень медленно действующие, и работают в основном на установившихся режимах и то в случае, когда фактическое значение значительно больше расчетного.

Исходя из этой информации можно сделать следующие выводы:
— заниженное разрежение в системе ухудшит наддув на низких оборотах, ухудшит форсирование турбокомпрессора, но не должно влиять на наддув на больших нагрузках.
— изношенный преобразователь давления ухудшает динамику изменения давления на всем диапазоне.

Низкое значение разрежения на выходе преобразователя увеличивает время выхода турбокомпрессора на установившееся значения наддува, и фактическое значение наддува будет ниже расчетного.

Проверку лучше начать с вакуумного насоса.
Необходимо отключить от него все потребители и подключаем вакуумметр.
В ходе проверки есть две величины, которые характеризуют его состояние: максимальное значение разрежения и интенсивность нарастания разрежения.
Интенсивность говорит об производительности самого насоса. Хороший вакуумный насос уже при прокрутке создает разрежение 100 кПа.
На двигателе 2.5 TDI, как правило, низкая производительность связана с тем, что канал, который подает масло в вакуумный насос, забит герметиком.

Проверка вакуумного насоса

Дальше, необходимо подключить вакуумный насос к вакуумному усилителю тормозов, и измерить разрежение. Если максимальное значение разрежения такое, как и максимальное значение при проверке насоса, то вакуумный усилитель исправен, если нет, то он неисправен и имеет утечки.
Если усилитель неисправен, то его необходимо отключить от системы, заглушить отверстие и продолжить проверку системы.

Проверка вакуумного усилителя тормозов

Преобразователь давления N75 имеет три штуцера: самый нижний — источник разрежения (VAC), средний — выход к актуатору турбокомпрессора (OUT), верхний — подвод атмосферного давления (ATM).

Дальше необходимо подключить только преобразователь давления N75. Вместо актуатора нужно установить вакуумметр. Дальше нужно включить базовые установки в 11 группе. Во время этого,  преобразователь будет или подавать максимальное значение разрежения на актуатор когда ШИМ 100%, когда 0% он не будет подавать его вообще.
Максимальное разрежение в идеальном случае будет равно значению разрежения в системе. Точное значение сказать не могу, так как нового преобразователя давления у меня нет.
При ШИМ 100%, преобразователь давления не должен "подтягивать" воздух из штуцера, через который подается атмосферное давление. Если во время этой проверки закрыть пальцем штуцер подвода атмосферного давления, и разрежение увеличиться, то это значит, что изношен клапан в якоре преобразователя,  который перекрывает подачу атмосферного давления, и/или потеряла жесткость пружина, которая прижимает клапан.
При ШИМ 0%, преобразователь давления не должен "подтягивать" воздух из штуцера, через который подается атмосферное давление, вакуумметр должен показать 0 кПа. Если во время этой проверки закрыть пальцем штуцер подвода атмосферного давления, и разрежение появится, то это значит, что изношен клапан в якоре преобразователя, который перекрывает подачу разрежения.

По факту, в первом и втором случае это один и тот же клапан, но он работает разными участками своей поверхности: по периметру он перекрывает подачу атмосферного давления, в центре он перекрывает подачу разрежения.
Именно из-за износа поверхности клапана и потери жесткости пружины характеристики преобразователя ухудшаются.

Дальше нужно отключить базовые установки, тем самым перевести работу системы в штатный режим. На холостом ходу на преобразователь подается ШИМ 74%. Какое разрежение должно быть у нормального клапана — я не знаю, но из трех автомобилей, наибольшее значение разрежения было 66 кПа. Не скажу что это эталон, но, думаю, что меньше быть не должно.

Преобразователь N18 проверяется аналогично.

Проверка преобразователя:

Другие проверки не делал, так как видно, что преобразователь неисправен.

После проверки я решил разобрать свой преобразователь давления, посмотреть что можно сделать с клапаном в якоре. Высверлил втулку с якоря, и достал клапан.

Сам клапан это пластиковый круг покрытый слоем резины. Резина от старости стала очень жесткой. На ней остались следы от тех поверхностей, к которым прижимался клапан. Возможно, можно отмочить резину в бензине или в дизельном топливе, и она вновь станет мягкой. В общем, если будет возможно восстановить клапан, об этом будет отдельный пост.
Думаю, искать преобразователь на разборке смысла нет, вряд ли там есть новые преобразователи давления, в которых не изношен клапан и не потеряла жесткость пружина, прижимающая клапан.

Так как на моей машине предыдущий владелец менял N18 (2011 года выпуска), то я решил переставить якорь с него в N75 (1999 года выпуска), клапан там в лучшем состоянии, но все равно пропускает.

Вот проверка после сборки:

После замены якоря стало лучше, но до идеала далеко.

Зависимость разрежения от напряжения

На видео видно, что для того, чтобы подать полное разрежение, на преобразователь нужно подать 15.3 В, что свидетельствует о том, что пружина потеряла жесткость.

Негерметичность клапана