Всё про турбокомпрессоры, или Нагнетатель обстановки

Изучаем основные неисправности турбокомпрессоров и технологии их восстановления.

Многие автомобилисты с опаской относятся к ремонту турбокомпрессоров. И не без оснований. При этом производители разрешают ремонтировать некоторые турбины и даже выпускают оригинальные комплектующие, а иные и вовсе занимаются промышленным восстановлением агрегатов. Причиной же невысокого ресурса перебранных турбин зачастую является пресловутый человеческий фактор.

Презумпция невиновности

Турбокомпрессор (ТК) работает на перекрестке нескольких систем двигателя, и его здоровье зависит от исправности других узлов. Поэтому при появлении любых нареканий по поводу работы ТК важно провести вдумчивую диагностику узла в составе мотора. Диагностика необходима и в случае выхода турбины из строя — она послужит гарантией, что новая или отремонтированная турбина не преставится через пару тысяч километров.

Сначала с помощью компьютера проверяют систему управления двигателем в целом и отдельные датчики. Абсолютное большинство турбин оборудовано механизмом регулирования давления наддува; его сбой запросто может быть следствием банальной неисправности — например, неправильного сигнала от расходомера воздуха. Нередки случаи, когда из-за игнорирования такой диагностики в профильные компании по ремонту ТК привозят… исправные агрегаты.

Здоровье турбины зависит от герметичности систем впуска и выпуска двигателя и давления в них. Если, к примеру, забиты нейтрализатор и воздушный фильтр, манометры покажут повышенное разрежение на впуске и увеличенное противодавление на выпуске. Работа в таких условиях серьезно сокращает ресурс внутренних элементов ТК: подшипников, уплотнителей и самого вала. При больших перепадах давления турбина из-за конструктивных особенностей начинает сильнее гнать масло на впуск — патрубок и впускной трубопровод покрываются жирным налетом.

Негерметичность систем впуска и выпуска также вызывает опасные перепады давления. А банальная экономия на замене воздушного фильтра или несвоевременное устранение подсоса воздуха за его корпусом приводят к износу компрессорного колеса турбины. Его лопатки стачиваются попадающими внутрь частицами песка.

Распространенная причина выхода ТК из строя — попадание инородных предметов в крыльчатки. Порою это случается из-за разгильдяйства механика, который при обслуживании машины оставил во впуске ветошь или уронил внутрь шайбу. Или из-за непредвиденного разрушения деталей мотора, когда, например, отваливается электрод от свечи. Вал турбины вращается с огромной скоростью, и попадающие на крыльчатки инородные предметы значительно их деформируют, из-за чего турбину может даже заклинить. В итоге ротор ломается пополам от скручивания. В этом случае ремонтировать агрегат бессмысленно.

К характерным повреждениям крыльчаток и вала приводит так называемый перекрут турбины, то есть превышение допустимых оборотов. Речь не только о неграмотном чип-тюнинге — перекрут может быть спровоцирован и обидным стечением обстоятельств. Например, из-за ошибочных показаний датчика расхода воздуха с запаздыванием срабатывает механизм регулирования давления наддува. ТК работает в очень жестких условиях (взять хотя бы термическую нагрузку), и даже незначительное отклонение от допустимых режимов приводит к непоправимым последствиям.

Описанные причины отказов турбин встречаются не так часто, основная доля приходится на неисправности в системе смазки ТК. В зазорах между валом турбины и его подшипниками должен присутствовать масляный клин, иначе происходит перегрев и износ валов, подшипников и уплотнений — вследствие контактной работы элементов. Чаще всего смерть турбины наступает из-за банального масляного голодания и посторонних частиц в масле.

ТК очень чувствителен к чистоте и качеству масла — больше, чем мотор. Во многом потому, что этот узел работает в тяжелых температурных режимах. В частности, на бензиновых двигателях отработавшие газы разогреваются аж до 1000 °C. Поэтому увеличенные интервалы замены масла и экономия на фильтре первым делом сокращают ресурс ТК.

Масляное голодание турбины имеет массу причин, о которых мало кто задумывается. Одна из распространенных — закоксовывание подводящей трубки. Зачастую она забивается полностью — и ТК работает на сухую. Не менее важна исправность масляного насоса двигателя, а также системы вентиляции картера. Часто именно из-за нее турбина незаметно умирает. Масло в корпус подшипников ТК поступает под давлением около 4 бар, а сливается из него в поддон двигателя самотеком. И даже незначительное повышение давления картерных газов сильно ограничит расход смазки через турбину, снижая несущую способность ее пленки, и приведет к ее просачиванию через уплотнения. Нередко это происходит из-за неисправного клапана вентиляции.

Многие ремонтники не учитывают все эти моменты, когда ставят турбину после диагностики или ремонта на двигатель. Как минимум, нужно исключить ее работу на сухую в первые секунды после пуска мотора. Для этого в корпус подшипников загодя заливают масло.

Если не обращать внимания на перечисленные нюансы, турбина долго не протянет. А ремонтники, естественно, обвинят в недобросовестной работе тех, кто восстанавливал узел. Вот и боятся люди ремонтировать турбины.

Восстановлению подлежит

Производители турбин основательно подходят к их ремонту на своих производственных мощностях. Дальше всех в этом деле продвинулась фирма Honeywell (бренд Garrett). При восстановлении специалисты меняют картридж турбины (центральный корпус в сборе с валом, подшипниками и крыльчатками) и механизм регулирования давления наддува. Старые неповрежденные корпусы (холодную и горячую улитки) очищают и устанавливают обратно. На выходе имеем практически новый компрессор с полноценной заводской гарантией. Но даже Garrett восстанавливает турбины далеко не всех моделей своей линейки.

Большинство сторонних ремонтных фирм используют заводской метод восстановления турбин, как наиболее эффективный и надежный. Картридж они меняют по умолчанию, а механизм регулирования давления наддува — по результатам осмотра. Во многом поэтому переборка компрессора на стороне обходится значительно дешевле заводской. Некоторые фирмы даже формируют фонд восстановленных турбин наиболее популярных моделей и дают на них собственную гарантию.

Картридж — сборный узел, готовый к установке. Изготовители турбин и известные производители заменителей проводят полную проверку этого элемента, включая его балансировку. Она сбивается, стоит лишь открутить от вала компрессорное колесо. Поэтому замена картриджа в сборе уберегает от ошибки при сборке или замене отдельных элементов. Балансировочный стенд — дорогое удовольствие, и далеко не все ремонтные фирмы могут себе его позволить.

На рынке присутствуют все внутренние элементы картриджа — оригинальные или заменители. Есть и ремкомплекты, содержащие все необходимые уплотнители, подшипники и элементы крепежа. Опытный мастер в состоянии грамотно собрать обновленный узел при наличии необходимого оборудования. Не жалейте изношенные, перегретые или поврежденные валы и крыльчатки. При отклонении от нормы — только замена новыми. Отказывайтесь и от деталей кустарного изготовления, выточенных в соседней мастерской (такие предложения по-прежнему встречаются).

До износа корпусов турбины дело доходит редко. Если повреждения, например, от касания крыльчаток незначительны, их можно зашлифовать. Иногда встречаются и трещины горячих улиток. Они выполнены из чугуна, и в принципе их можно заваривать. Ограничения — размер повреждения и его местоположение: в некоторых случаях просто невозможно подобраться к трещине, чтобы надежно ее залатать. При серьезных дефектах корпус меняют, причем часто на бэушный.

На большинстве дизельных турбин установлена система изменяемой геометрии соплового аппарата. Кольцо с подвижными лопатками доступно как отдельная запчасть, а вот с новомодными электронными исполнительными механизмами есть сложности. Производители турбин формально запрещают их ремонт и не выпускают запчасти. Однако китайских заменителей уже предостаточно. Элементы сервопривода (редуктор и моторчик) менять можно, но предварительно следует разобраться, почему они вышли из строя. Часто виноваты закисшие лопатки соплового аппарата. А вот электронную часть, в особенности крышку с платой, просто так не поменяешь: на заводе ее калибруют под конкретную турбину. И даже если найти деталь с таким же номером, нет никакой гарантии, что электронный исполнительный механизм будет работать корректно.

Немного легче ремонтировать бензиновые турбины. У них давление наддува регулирует в основном байпасный клапан с пневмоприводом. Внешние элементы доступны как отдельные запчасти. А вот сам клапан и его ось, проходящая сквозь корпус, неразборные. Если они повреждены, придется подбирать новую или походившую горячую улитку. После сборки важно правильно отрегулировать механизм — это под силу только професси­оналам.

МАСЛОГОНЩИКИ

Даже исправная турбина хоть немного, но гонит масло во впускную систему двигателя, что не скрывают даже производители ТК. Это явление обусловлено особенностями конструкции и работы узла.

В турбине вместо сальников на концах вала используют газодинамические уплотнения. Их задача — изолировать центральный корпус ТК от впускной и выпускной систем двигателя, то есть от холодной и горячей улиток. Давление отработавших газов и впускного воздуха в определенных режимах работы мотора очень высокое, и без уплотнений они «наддували» бы картер двигателя через сливную масляную трубку турбины.

По принципу работы и конструкции газодинамические уплотнения схожи с поршневыми компрессионными кольцами. Они установлены неподвижно в корпусе турбины и изолируют полости только при вращении вала, но не соприкасаются с ним, имея определенный зазор. Как и поршневые родственники, они не герметичны полностью и пропускают часть газов.

В некоторых режимах работы любой турбины возникает сочетание высокого давления отработавших газов и чрезмерное разрежение на впуске. Из-за такого перепада давления возможен прорыв части газов из горячей улитки в холодную. Вместе с собой на «впускную» сторону они переносят и масляный туман, который выходит из корпуса подшипников и идет на слив. Это и вызывает запотевание стыков патрубков турбины. Объем «маслогона» не нормируется — он зависит от конкретной модели турбины и режимов работы двигателя.

МАНУАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА

В народе очень распространена диагностика турбины проверкой на ощупь люфта ее вала. Однако результаты такой диагностики часто приводят к неправильным выводам. Всё дело в хитрой конструкции узла.

Оба опорных подшипника вала установлены в центральном корпусе ТК с масляным зазором. Он предусмотрен и в паре ротор — подшипник. При работе мотора и турбины зазоры под давлением заполняются маслом, в результате вал всплывает на смазке и вращается без контакта с подшипником. Когда двигатель заглушен и давления в масляной магистрали нет, ротор ложится на подшипник. Поэтому даже на некоторых новых ТК при пошатывании вала рукой в радиальном направлении ощущается люфт.

У турбин каждой модели — определенное расстояние между опорными подшипниками и зазоры в них. Потому величина радиального люфта в каждом случае своя. И судить о состоянии ТК по этому показателю категорически неверно. Если на корпусе нет следов от контакта с крыльчатками, величину люфта необходимо замерить и сопоставить с допустимыми отклонениями, а уже потом делать какие-то выводы. Полное отсутствие люфта не говорит об исправности турбины. Возможно, попросту закоксовались зазоры в подшипниках, - жить такому агрегату недолго.

источник
                                                                                                                                                                                                                                                                     

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Всё про турбокомпрессоры, или Нагнетатель обстановки