EXUP. Чиним актюатор клапана на GSX-R K6-K10

[XPOH]

Всем привет!

Озадачился я тут одной интересной проблемкой. На мотоцикле GSX-R K6 был отключен так называемый клапан мощности (EXUP), который стоит в выхлопе перед оконечной банкой. Назначение клапана EXUP простое - сохранить крутящий момент на низах и сделать ровный холостой ход на высокооборотистых моторах с широкофазными валами.

Скрытый текст

Немного теории. Зачем нужен клапан EXUP и как работает эта система регулирования просвета выпускного тракта (EXUP, EXCV и т.д.)

Дело в том, что на моторах с широкофазными ("горбатыми") распредвалами, с которыми мотор крутится высоко (12 000 и выше), на низких оборотах наблюдается провал. Плюсом добавляется неравномерный (как бы дерганный) холостой ход. Кто знаком с тюнингом и сталкивался с "горбатыми" валами, знает о чем речь. Применение специального клапана, сужающего на низких оборотах просвет выпускного патрубка, исправляет ситуацию, устраняет потери крутящего момента на низких оборотах и стабилизирует холостой ход. На горбатых (широкофазных) валах широкое перекрытие фаз газораспределения играет отрицательную роль на низких оборотах - холостой ход становится дергающимся и нестабильным, тяга на низах пропадает. Происходит это потому, что во время такта впуска выпускной клапан все еще открыт и остается открыт слишком долго, и выпускные газы увлекают за собой из цилиндров часть свежей смеси, тем самым снижают и без того небольшое наполнение цилиндров на холостых оборотах. Для борьбы с этим иногда применяют системы изменения фаз ГРМ (VTEC и прочие), которые на низких оборотах сужают фазы и уменьшают перекрытие, но такие системы сложны и дороги. На мотоциклах применяют специальный клапан - так называемый EXUP (разные производители называют эту систему по разному но суть одна). Этот клапан сужает просвет выпускной трубы на низких оборотах и это приводит к снижению скорости выхлопных газов, эффект высасывания свежей смеси из цилиндров снижается. На низких и холостых оборотах EXUP-клапан перекрывает выпуск оставляя просвет 10-30%, по мере роста оборотов и выхода распределительных валов на рабочий режим EXUP-клапан все больше открывается и на высоких оборотах он открыт полностью.

Когда я электрически восстановил работу клапана, оказалось, что отключен он был не зря - актюатор клапана не работал должным образом, а мозги, видя сбой работы клапана, зажигали чек. Но я с такой ситуацией был не согласен и решил разобраться, что же случилось с электроприводом клапана. При начальной калибровке клапана мозгом (при включении зажигания) клапан делал попытки повернуться, но при этом как-то странно щелкал и не крутился. Решено было снять и разобрать клапан. Решено - сделано:
Разобрал актюатор, Внутри оказался электродвигатель (двунаправленный), редуктор, на финальной шестерне, закрепленной на выходном валу, обнаружились контакты задачика начальной позиции и встроенный ползунковый переменный резистор. С виду все целое.

[XPOH]

Внутри актюатора под небольшой пластиковой крышкой оказался скрыт сам редуктор, вскрыл крышку вынул все шестерни.

Отмыл все шестерни редуктора в бензине и картина сразу прояснилась. Виной всему оказалась одна из пластиковых шестерен, которая сточила свои зубья об зубья металлической шестерни. Вот тут разложены все шестерни в кинематической последовательности, слизанная шестерня показана синенькой стрелочкой, за ней иджет металлическая шестерня, об которую грани и слизало.

Вот слизанные грани крупно

Зачем тут одна металлическая шестерня среди прочих пластиковых? Ответа у меня нет. Некоторые видят в этом заговор производителей, специально вносящих в конструкцию устройств недочеты, ограничивающие срок службы изделия, чтобы запчасти изнашивались и не работали вечно. Иначе покупать перестанут. Так или иначе, но шестерню надо менять.
Производитель мотоцикла предлагает замену узла актюатора целиком, хотя узел легко разбирается и при наличии запчастей может быть легко отремонтирован. Новый узел актюатора стоит около 50 тысяч российских рублей плюс-минус 2-5 тысяч у разных поставщиков. Б\У можно найти за 3-5 тысяч, но как мы увидели, это будет рулетка, сколько из запланированного срока службы осталось у конкретного экземпляра покажет только вскрытие, а вскрывать до покупки нам никто не даст.

[XPOH]

Решено изготовить запасную шестерню. Какие у нас есть варианты? Правильно, найти умельцев, либо токарей с наличием зубонарезного станка. Расходы по первым прикидкам могли вплотную приблизиться а может и превысить вариант с покупкой Б\У узла. Да и еще постараться поискать, да чтобы не кидалово было. Тогда было решено предварительно попробовать вариант с распечаткой шестерни на 3Д-принтере. А уж если не прокатит, тогда поискать умельцев и выточить комплект металлических шестеренок ну или рискнуть и взять Б\У.
Решено - сделано.
Насмотревшись в интернете роликов на эту тему был создан 3Д-макет новой шестерни, максимально точно походивший на оригинал

3Д-макет был перегружен в 3Д-слайсер и наконец шестерня была распечатана в пластике в красивейшем блестяще-черном цвете (полиэтилен).

[XPOH]

Берем новоиспеченную в буквальном смысле шестерню, собираем редуктор, подключаем питание - крутится! Ставим на мотоцикл, накидываем тросики привода клапана, подключаем разъемы. Включаем зажигание, начинается калибровка, пару раз клапан сработал и хррррык, больше не работает!
Разбираем снова. Срубило встроенную ось новораспечатанной шестерне.

На фото срубленный кусок оси валяется рядом

Диаметр оси там 4 мм, плюс слои распечатки идут как раз вдоль усилия сдвига, действующего на шестерню при работе. Короче, такой вариант изготовления шестерни не работает.
Тогда было решено сделать шестерню из пластика, а ось из металла. И запрессовать металлическую ось в шестерню. Решено - сделано. Был подготовлен новый 3Д-макет шестерни, на этот раз с центральным отверстием, в которое будет вставляться (тугая посадка) металлическая ось.

Ось было решено сделать из обычного гвоздя. Взял гвоздь 100х4, его диаметр оказался 4.1мм, отрезал от него кусок, зажал в токарный станок и шкурочкой сошлифовал две десятки. Гвоздь стал толщиной 3.9мм.

[XPOH]

Далее была распечатана новая шестерня (уже с отверстием под ось). Вот такая шестерня.

При ее печати было использовано более тонкое сопло и снижена скорость печати, за счет этого точность поверхности и прочность детали была дополнительно увеличена.
Вот еще фото новой шестеренки, версия-2, рядом лежит гвоздь-ось.

Осталось обрезать ось по длине, запрессовать в новую шестерню, поставить эту шестерню в актюатор и попробовать снова. Но это уже буду делать в понедельник.

Продолжение следует...

[Ладо]

Круто, где ты всё это " печатаешь" , вырезаешь?

По механике проблемы: экзап не закрывался на холостых, т. К. изношенная шестеренка не двигала заслонку?

Без экзапа падают холостые/ глохнет?

[Yggy]

Моё мнение, надо искать причину, по которой стальная шестерня не имеет нужной свободы - это причина, а Хрон следствие лечит...

[XPOH]

где ты всё это " печатаешь" , вырезаешь?

Так у меня же 3Д-принтер, я ш на нем уже чего только не печатал, например, из такого был еще кронштейн для камеры на подбородок шлема...

По механике проблемы: экзап не закрывался на холостых, т. К. изношенная шестеренка не двигала заслонку?

Без экзапа падают холостые/ глохнет?

Ага, клапан всегда открыт, чтобы его закрыть, нужно преодолеть усилие пружины.

Моё мнение, надо искать причину, по которой стальная шестерня не имеет нужной свободы - это причина, а Хрон следствие лечит..

Поясни, плиз, про какую свободу ты говоришь? Вот есть актюатор. Если его отцепить от тросиков и подать на мотор напряжение, то он крутится, и крутится нормально. Без затыков. Шестеренка проскакивать начинает только когда на выходном валу появляется сопротивление вращению. Причем даже с места не может сдвинуть заслонку, преодолеть сопротивление возвратной пружины. А если рукой помогать, то крутит. Заслонка в выхлопе крутится без заеданий, проверял. Усилие пружины примерно как у дроссельной заслонки, ощутимое, но не запредельное.

Каждый раз при включении зажигания мозг проверяет работу актюатора и заодно калибрует. При калибиации мозг проверяет крайние положения заслонки, то есть подает напряжение для вращения в одну сторону, считывает показания реостата (датчика положения заслонки), и ждет когда заслонка остановится (упрется). Как только заслонка уперлась в крайнем положении, мозг проверяет, чтобы показания реостата (датчика положения заслонки) были в нужных пределах, запоминает точное значение крайнего положения и затем крутит актюатор в другое крайнее положение. И тоже ждет когда заслонка остановится (упрется), как уперлось, проверяет показания датчика положения и запоминает точное значение сопротивления датчика. Калибрация закончена. Если значения показаний датчика в крайних положениях выбиваются из допустимых границ, либо актюатор крутится полный оборот и не упирается, мозг зажигает чек. Затем мозг крутит заслонку в положение 15% (точно не помню значение) и можно заводить.
Денис, про какую свободу металлической шестеренки ты говоришь, поясни, плиз?

[XPOH]

Без экзапа падают холостые/ глохнет?

Сейчас холостые задраны и немного плавают 1350-1400, плавают с преиодичностью, несильно, не сказать чтобы прям уж, но плавают. Если видел как работают моторы с очень горбатыми валами на холостых, это вот прям очень похоже. Ну и до 4000 совсем момента мало, оно едет канеш, но не особо.

[Yggy]

Денис, про какую свободу металлической шестеренки ты говоришь, поясни, плиз?

не стал всё читать, но если пластиковая ломает грани о стальную, значит стальная клинит и не вращается, очевидно же.

Прочитал, понял. Ну это вообще шляпа тогда, надо все шестерни делать стальными. Усилие ограничения превышает прочность материала. Или Датчик тогда должен срабатывать при меньшем сопротивлении, иначе зубья так и будут отламываться.

[XPOH]

не стал всё читать, но если пластиковая ломает грани о стальную, значит стальная клинит и не вращается, очевидно же

Не ломает! Пластиковые зубья истерлись о металлические и сделались короткими, сносились. Пластиковая шестерня "похудела" и под нагрузкой это место начинает пробуксовывать с характерными щелчками-треском. На крупном фото белой шестеренки виден износ зубцов. Вообще пара шестерен металл-пластик выходит из строя даже быстрее чем пластик-пластик, поскольку металлическая шестерня буквально съедает пластиковую под нагрузкой. По этому такой микс это либо реально конструкторский промах, либо плановая "пасхалка" для снижения срока службы изделия.

[Самоделкин96]

XPOH, а почему ты в токарном не выточишь шестерню? Печатную шестерню же скушает очень быстро

[evil_laugh]

XPOH, а почему ты в токарном не выточишь шестерню? Печатную шестерню же скушает очень быстро

А зубы на ней он будет напильником выпиливать или зубодолбежный станок ему предложишь купить?

[Самоделкин96]

evil_laugh, картинку же прилепил не зря)
В резцедержке державка резца с торчащей из нее осью под ЦО шестерни. В патрон самопальное подобие летучки, с пластиной/резцом заточенным под профиль зуба. Да, это не мало работы, но один раз сделав оснастку- потом будешь любые прямозубые шестерни точить
Из проги выгружаем профиль шестерни, приклеиваем на заготовку, керним и высверливаем межзубцевое растояние, суем заготовку в патрон и протачиваем до этих сверлений- получившееся будет направляющими канавками резца, для дальнейшей выточки профиля зуба в выше описанной приспособе

Вот, тут показано, но без летучки, у него есть подходящая модульная фреза) Кстати, модульную фрезу можно на авито за 200-500р найти

[XPOH]

Прочитал, понял. Ну это вообще шляпа тогда, надо все шестерни делать стальными. Усилие ограничения превышает прочность материала. Или Датчик тогда должен срабатывать при меньшем сопротивлении, иначе зубья так и будут отламываться.

Ну с завода пластик какое-то время работает же, то есть, запас прочности какой-то есть. По хорошему конечно надо все шестеренки делать из металла, латунь например или дюраль.