Ремонт турбины на дизельном двигателе: все проще, чем кажется

Турбированные двигатели и «атмосферники»: главные отличия

Для начала немного истории и теории. В основу работы любого ДВС положен принцип сгорания топливно-воздушной смеси в закрытой камере. Как известно, чем больше воздуха удается подать в цилиндры, тем больше горючего получается сжечь за один цикл. От количества сгоревшего топлива будет напрямую зависеть количество высвобождающейся энергии, которая толкает поршни. В атмосферных моторах забор воздуха происходит благодаря образованию разрежения во впускном коллекторе.

Другими словами, мотор буквально «засасывает» в себя наружный воздух на такте впуска самостоятельно, а объем поместившегося воздуха зависит от физического объема камеры сгорания. Получается, чем больше рабочий объем двигателя, тем больше воздуха он может уместить в цилиндрах и тем большее количество топлива получится сжечь. В результате мощность атмосферного ДВС и крутящий момент сильно зависят от объема мотора.

Принципиальной особенностью двигателей с нагнетателем является принудительная подача воздуха в цилиндры под определенным давлением. Данное решение позволяет силовому агрегату развивать больше мощности без необходимости физически увеличивать рабочий объем камеры сгорания. Добавим, что системами нагнетания воздуха может быть как турбина (турбокомпрессор), так и механический компрессор.

На практике это выглядит следующим образом. Для получения мощного мотора можно пойти двумя путями:

увеличить объем камеры сгорания и/или изготовить двигатель с большим количеством цилиндров;
подать в цилиндры воздух под давлением, что исключает необходимость увеличивать камеру сгорания и количество таких камер;

С учетом того, что на каждый литр топлива требуется около 1м3 воздуха для эффективного сжигания смеси в ДВС, автопроизводители по всему миру долгое время шли по пути совершенствования атмосферных двигателей. Атмомоторы представляли собой максимально надежный вид силовых агрегатов. Поэтапно происходило увеличение степени сжатия, при этом двигатели стали более стойкими к детонации. Благодаря появлению синтетических моторных масел минимизировались потери на трение, инженеры научились изменять фазы газораспределения, внедрение электронных систем управления двигателем позволило добиться высокоточного впрыска горючего и т.д.

В результате моторы от V6 до V12 с большим рабочим объемом долгое время являлись эталоном производительности. Также не стоит забывать и о надежности, так как конструкция атмосферных двигателей всегда оставалась проверенным временем решением. Параллельно с этим главными минусами мощных атмосферных агрегатов справедливо считается большой вес и повышенный расход топлива, а также токсичность. Получается, на определенном этапе развития двигателестроения увеличение рабочего объема оказалось попросту нецелесообразным.

Теперь о турбомоторах. Еще одним типом агрегатов на фоне популярных «атмосферников» всегда оставались менее распространенные агрегаты с приставкой «турбо», а также компрессорные двигатели. Такие ДВС появились достаточно давно и изначально шли по другому пути развития, получив системы для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя.

Стоит отметить, что значительной популяризации моторов с наддувом и быстрому внедрению подобных агрегатов в широкие массы долгое время препятствовала высокая стоимость автомобилей с нагнетателем. Другими словами, двигатели с наддувом были редким явлением. Объясняется это просто, так как на раннем этапе машины с турбодвигателем, механическим компрессором или одновременной комбинацией сразу двух решений зачастую ставились на дорогостоящие спортивные модели авто.

Немаловажным фактором оказалась и надежность агрегатов данного типа, которые требовали повышенного внимания в процессе обслуживания и уступали по показателям моторесурса атмосферным ДВС. Кстати, сегодня это утверждение также справедливо для двигателей с турбиной, которые конструктивно сложнее компрессорных аналогов и еще дальше ушли от атмосферных версий.

Причины поломки турбины дизельного двигателя и способы диагностики неполадок

Как определить, что требуется ремонт? Ведь симптомы неисправности могут быть похожи на признаки поломки других механизмов. Специалисты рекомендуют продиагностировать автомобиль на стенде либо использовать специальные измерительные устройства. Только так результат проверки будет на 100 % точным. Своими силами провести диагностику и ремонт турбин дизельных двигателей практически невозможно. Поэтому при подозрении на поломку следует как можно быстрее обратиться в автосервис.

Ремонт турбины на дизельном двигателе может быть необходим в следующих случаях:

засорился катализатор, в результате образуется противодавление;
перепускная заслонка закрывается не полностью;
на внутреннем тракте есть протечка;
появился зазор в турбинном нагнетателе;
крыльчатка стирается во время вращения.

Если наблюдается один из вышеперечисленных признаков, турбина не сможет набрать нужное давление, чтобы функционировать полноценно. Когда неисправность возникает из-за люфта, значит, ремонта турбины на дизельном двигателе не избежать. Причем установить новую деталь своими руками возможно только в том случае, если у вас есть опыт проведения сложных ремонтных работ, а также специальное оборудование.

Сконструирован турбонагнетатель просто, однако поломки случаются из-за его активной эксплуатации. Из-за чего может потребоваться его ремонт:

возникла масляная течь, причем смазка проникает в воздушны поток, а затем в цилиндры;
появилась непроходимость выводящего, а также подающего каналов;
появились трещинки на корпусе, а также деталях;
воздушный фильтр пришел в негодность;
мощность дизельного двигателя падает;
воздух выходит через уплотнители патрубков.

Как понять, что пришло время делать ремонт турбины на дизельном двигателе? Обратите внимание на отработанные газы. В зависимости от цвета дыма можно диагностировать следующие поломки:

отработанные газы синеватого оттенка – в воздушный поток попадает смазка;
дым белого цвета указывает на то, что засорился канал отвода;
отработанный газ черного цвета – значит, есть масляная течь.

Какие еще симптомы указывают на то, что необходим ремонт дизельного двигателя? Прежде всего, это посторонние звуки при работе турбокомрессора.

Что делать, если вы обнаружили, что турбина изношенна? Для начала проверяем уровень смазки. Масла недостаточно, когда машина потребляет более 1 литра на 1 000 километров. В этом случае следует проверить, какого цвета отработанные газы.

Заметили, что оттенок выхлопа белый либо синий, тогда приступаем к следующим действиям:

Определяем, когда последний раз меняли воздушный фильтр. Если он засорен, то не сможет нормально пропускать воздух, в результате резких перепадов давления смазка не сумеет пройти в турбокомпрессор. Все это приведет к тому, что выхлоп будет синего цвета. Вы недавно меняли фильтрующий элемент? Тогда приступаем к следующему действию.

Осматриваем выводящий канал. Заметили, что он растрескался либо деформировался? Тогда следует прочистить каналы. Когда система вентиляции картерных газов пришла в негодность, необходимо посетить сервисный центр.

Затем проверяем, исправны ли детали турбины

Обратите внимание на осевой люфт, возможно, крыльчатка соприкасается со стенками турбины. Обнаружили неисправность? Придется посетить СТО

Ведь устранить люфт своими руками будет проблематично. Смещение вала должно быть не более 0,05 мм, радиальный люфт не более 1 мм.

Настроить турбонаддув получится, только если была продиагностирована работа турбины, а также установлены новые детали взамен вышедших из строя

Самое важное не пропустить момент, когда появятся первые признаки поломки. Иначе придется потратить крупную сумму на сложный ремонт дизельного двигателя.

Не забывайте, что, если на вашем дизельном двигателе установлена турбина, нужно отслеживать, не засорился ли воздушны фильтр. Ведь если это произойдет, давление на всасывании будет слишком большим. В результате производительность компрессора снизится. Дизельный двигатель с турбиной следует хорошо прогревать. Дело в том, что из-за высокой вязкости смазки во время запуска холодного мотора будет остро чувствоваться недостаток масла.

Простая проверка турбины на автомобиле

Вы являетесь владельцем турбированного авто? Но нет технических знаний, чтобы проверить турбину правильно без обращения в специализированный сервисный центр? Поверьте, таковых автовладельцев большое количество. Представляем вашему вниманию инструкцию по проверке (диагностике) турбины на все случаи жизни.

Чек-Лист по проверке турбины

Вам предстоит демонтировать патрубки и внешне их осмотреть. Речь идёт о том патрубке, что соединяет вашу турбину с впускным коллектором мотора или же интеркулером. Важный показатель качества – сухость внутри, или совсем незначительные следы от масла. Может случиться такая ситуация, когда двигатель автомобиля расходует чрезмерно масло. Возникает много вопросов. Чем вызван масложор? Виноват двигатель, или всё же турбина, или они вместе? С чего следует начинать ремонт? Также потребуется визуально осмотреть турбинное колесо. А точнее – его лопасти

Важно, чтобы на них не было никаких повреждений и деформаций поверхности. Они должны быть ровными с правильно заводским видом

Внимательно проверьте, имеется ли там маленький зазор. В случае обнаружения любых внутренних и внешних повреждений лопастей, необходимо незамедлительно обратиться в сервис по ремонту турбин. Постарайтесь без особых усилий подвигать вал сначала в направлении движения по оси. Необходимо почувствовать минимальный люфт или его отсутствие (0-0.05 мм). Не забудьте придать валу ход в радиальном направлении. Допустимое значение люфта движения – от 0 мм до 1.0 мм. Лопатки вала не должны касаться за улитку, если отвести его в одно из крайних положений и прокрутить. В обоих случаях, когда есть шарканье, задевание и больший люфт, то турбину необходимо ремонтировать либо менять. Проверьте состояние следующих узлов и деталей: корпус подшипников, ротор, колесо компрессора, маслоотражатель, фланцы, корпуса турбины и компрессора на предмет наличия любых повреждений, трещин и проблем. Если будет обнаружен хотя бы одна трещина, то турбина подлежит замене либо ремонту. Когда в автомобиле пропала требуемая мощность и тяга, то следует осмотреть впускной и выпускной коллектор. Скорее всего, это та ситуация, когда отсутствует герметичность. Более того, если когда-либо была произведена некорректная регулировка топливной системы в дизельном двигателе – то мощность также может теряться. В бензиновых моторах проблема может крыться в некорректной настройке автоматической системы подачи топлива и настройке модуля зажигания. Когда любой элемент системы регулирования уровня наддува имеет мельчайшую неисправность – жите повышения затрачиваемого топлива, падение тяги, ухудшение динамики. Это всё есть следствие.

Качественная диагностика турбины с использованием современного оборудования может быть произведена в мастерской по ремонту и реализации турбин ТУРБОХЭЛП.

Источник

Причины неисправности

Для того чтобы провести осмотр турбины и выявить неисправность, необходимо понимать, какие именно поломки могут произойти в системе турбонагнетателя.

Обычно самыми проблемными элементами являются сальники и подшипники. От износа этих деталей может появиться люфт, шум, можно столкнуться с клином турбины. Нарушиться работа может из-за неисправности смазочной системы, клапанов вентиляции, или поршневые кольца уже достаточно изношены. В таком случае продукты сгорания дизтоплива попадают в картер и приводят к негативным последствиям.

Если в выхлопе замечен дым, чаще всего сизый, то следует обратить внимание на PCV-клапан. Его неправильная работа повышает давление масла в турбине, из-за этого смазочный материал продавливает сальники

Попав наружу или в нагнетаемый воздух, масло меняет состав смеси, от этого движок значительно теряет мощность и начинает выделять вышеупомянутый дым.

Почему нельзя сразу глушить мотор

Давайте представим стандартную ситуацию, когда поездка завершилась и водитель принял решение заглушить двигатель автомобиля. Общий алгоритм действий прост и понятен: после снижения скорости выжать сцепление на МКПП, перевести рычаг выбора передачи в нейтраль, нажать на педаль тормоза, дернуть «ручник». Все, теперь можно глушить двигатель. В случае с коробкой «автомат» достаточно нажать на тормоз и остановить машину, после чего перевести рычаг КПП в положение «P» и поставить авто на стояночный тормоз. Мотор теперь может быть остановлен. Данные действия у многих водителей доведены до автоматизма, на их выполнение требуется всего несколько секунд.

Достаточно вспомнить принцип работы системы охлаждения: ОЖ в каналах циркулирует тогда, когда мотор работает. Охлаждающая жидкость перемещается по каналам рубашки охлаждения благодаря работе водяного насоса (помпы), который, в свою очередь, приводится в действие от двигателя. По этой причине следует глушить атмосферный двигатель не ранее, чем через 10-30 секунд после работы на холостых.

Алгоритм снятия турбины

Если машине более пяти лет, то за сутки до демонтажа агрегата рекомендуется обработать его гайки и болты крепления средством WD-40.

Для лучшего эффекта все элементы крепления, которые фиксируют турбокомпрессор к коллектору, лучше обмотать тряпкой, смоченной в жидкости WD-40. При отсутствии этого средства можно использовать керосин. Такой шаг позволит более быстро и удобно демонтировать болты с гайками.

Процедура демонтажа турбокомпрессорного устройства выполняется так:

Отключается бортовая сеть в автомобиле, предварительно производится выключение всего работающего электрического оборудования и приборов. Чтобы обесточить электросеть, откройте капот машины и отсоедините от АКБ минусовой зажим.
Получите свободный доступ к турбокомпрессорному агрегату. Зачастую этот узел располагается между двумя коллекторными узлами — выпускным и впускным. Искать турбокомпрессор следует с правой стороны от силового агрегата, если транспортное средство заднеприводное. Если речь идет о переднем приводе, то узел располагается с левой стороны от двигателя.
При демонтаже турбокомпрессорного устройства надо руководствоваться конструктивными особенностями моторного отсека. Если снятию турбины мешает генераторная установка, то ее придется демонтировать, предварительно ослабив и сняв . Рекомендуем сразу оценить состояние ремешка — если изделие изношенное, оно подлежит замене. Мешать демонтажу агрегата может аккумуляторная батарея и резервуар для жидкости системы обмыва лобового и заднего стекол. Эти элементы подлежат снятию.
Современные турбированные агрегаты оснащаются контроллерами, предназначенными для обеспечения правильной работы узлов. Речь идет о регуляторах исправности компрессорных устройств, датчиках температуры газов, уровня давления и прочих. Перед выполнением демонтажа агрегата надо отключить эти устройства от электросети машины, демонтировав с них разъемы.
Производится отключение всех магистралей охладительной системы, а также системы смазки картриджа турбокомпрессорного агрегата. Отключенные патрубки надо заранее промаркировать. При отключении трубки слива моторной жидкости из картриджа в картер силового агрегата под магистраль надо подставить емкость.
Выполняется демонтаж турбокомпрессорного устройства. Он зафиксирован на даунпайпе и аппайпе, может крепиться на блоке ДВС. Демонтируется участок магистрали, подведенный к выхлопной трубе. При снятии сохраните все уплотнительные элементы и гайки.
Производится отсоединение верхней магистрали. По этому патрубку воздушный поток подается в силовой агрегат. Откручиваются все болты, фиксирующие трубу.
При наличии крепления к блоку ДВС производится его отсоединение. Турбокомпрессорный агрегат отключается от коллекторного узла и извлекается.

Процедура установки выполняется в обратном порядке.

Визуальный осмотр

На начальном этапе диагностики следует проверить уровень и качество дизельного моторного масла. Также необходимо исключить возможное попадание сторонних предметов в турбокомпрессор.

Далее приступаем к анализу цвета выхлопных газов. Падение мощности и черный цвет выхлопа дизеля говорит о переобогащении смеси. Это может указывать на недостаточное количество подаваемого в цилиндры воздуха по причине неисправностей во впуске. Тяга дизельного мотора может также пропадать в результате утечек на выпуске.

Для проверки мотор необходимо завести и оценить звуки в процессе работы турбокомпрессора. Турбина не должна свистеть или скрипеть, не должно быть звука прорывающегося воздуха через соединения. Нужно проверить состояние и герметичность соединений патрубков, по которым осуществляется подача воздуха. Любые неплотности или повреждения недопустимы. Также обязательно проверяется состояние воздушного фильтра, так как загрязнение и снижение его пропускной способности приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.

Если дизель дымит белым или сизым выхлопом, тогда это указывает на попадание масла в цилиндры двигателя и его сгорание в рабочей камере. Подобная неисправность может возникать как по причине неисправностей турбокомпрессора, так и других узлов ДВС. Также на проблему указывает большой расход масла (около литра на 1 тыс. пройденных км.)

В этом случае необходимо снова вернуться к проверке воздушного фильтра и ротора турбины. Загрязненный фильтр пропускает малое количество воздуха, что приводит к сильной разнице давлений между корпусом турбины и картриджем с подшипниками. Из этого картриджа масло начинает вытекать в корпус компрессора. Если неисправностей не выявлено, тогда нужно приступить к осмотру сливного маслопровода на наличие загибов, трещин и других дефектов.

Еще одной причиной роста давления может служить активное попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, что препятствует нормальному сливу масла из турбины. Данная неисправность может быть связана с проблемами в работе системы вентиляции картерных газов, дизель начинает сапунить. На моторе с исправной турбиной во впускном и выпускном коллекторе не должно быть признаков обильного попадания масла.

Снова проводим анализ состояния турбины на осевой люфт. Если с компрессором все в норме, тогда причины наличия масла в турбине заключаются именно в повышении давления в картере двигателя. Дополнительно возможно присутствие пробки в сливном маслопроводе.

В случае шумной работы дизеля нужно проверить трубопроводы, через которые воздух подается под давлением, а также ротор турбокомпрессора. Ротор турбины во время прокрутки не должен касаться стенок. Повышенного внимания заслуживает состояние крыльчатки турбины. Любые зазубрины или признаки повреждений крыльчатки требуют немедленного ремонта компрессора. При обнаружении заметных дефектов ротора турбину необходимо снимать для детальной диагностики.

https://youtube.com/watch?v=noOcVdgO_gY

Немного теории

Наиболее эффективно проводить подобные усовершенствования получается у того, кто имеет четкое представление о своих действиях. Для этого необходимо разбираться в теоретической части.

Итак, мощность автомобиля и расход топлива зависят от качества и степени обогащения топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры, а также от ее объема.

Разумеется, объем сжигаемой смеси можно увеличить путем увеличения камеры сгорания, а также наращивания количества цилиндров. Однако оптимальных результатов это не принесет, так как двигатель становится большим и тяжелым, сильно увеличивается расход топлива. Турбонаддув решает эту проблему.

Дело в том, что обычный двигатель при работе сам себе нагнетает воздух за счет разрежения, которое создается поршнем. В турбированном силовом агрегате эту работу выполняет турбокомпрессор. При этом воздух предварительно сжимается, что позволяет закачать больший его объем. То есть, можно сжигать больший объем горючего. В результате получается возрастание мощности двигателя по отношению к объему двигателя и потребленного горючего.

Один важный момент: воздух, как известно, при сильном сжатии нагревается. Вторично он будет нагреваться при сжатии в камере сгорания. При этом возможно возникновение детонации. А, кроме того, вследствие нагрева плотность воздуха в цилиндре будет уменьшаться, из-за чего закономерно уменьшиться эффективность всей системы. Чтобы убрать эти негативные явления, применяются интеркулеры – охладители воздуха из турбины. Они представляют собой радиатор.

Обычно турбокомпрессоры устанавливались на двигатели с электронным впрыском топлива (бензин или дизель), а механические компрессоры на карбюраторные ДВС. При этом турбина на карбюраторный мотор тоже может быть установлена, однако возникают дополнительные сложности, о которых будет рассказано немного позже.

Как уже было сказано, существует два типа компрессоров:

Турбокомпрессор, работающий за счет использования энергии выхлопных газов. Отработанные газы попадают на крыльчатку и вращают ее, благодаря чему и происходит нагнетание воздуха;
Компрессор с механическим приводом. Он работает от привода двигателя. При этом снижается КПД и возрастает расход топлива по сравнению с первым вариантом компрессора, так как механический нагнетатель отбирает часть мощности у ДВС.

Правда ли, что турбированный двигатель нельзя глушить сразу после остановки?

Среди автомобилистов бытует такое мнение, что турбированные двигатели нельзя глушить сразу после остановки авто: иначе выйдет из строя турбина. Давайте разберемся, насколько справедливо такое утверждение.

Для этой цели на некоторые авто устанавливались даже специальные «турботаймеры» — таймеры отключения двигателя. То есть при включении этого таймера двигатель работал еще какое-то время на холостых оборотах (как правило, полторы — две минуты), а потом самостоятельно глох. Если даже ставили такие приборы, значит, смысл какой-то в этом все же есть, однако, забегая вперед, скажу, что для современных моторов данная процедура не обязательна.

Из-за большой скорости вращения турбины производится огромное количество тепла, которое надо как-то отводить. Достаточно только сказать, что в процессе работы турбина может разогреться до 800 градусов. Турбина охлаждается в основном за счет моторного масла, реже с помощью охлаждающей жидкости. И если заглушить двигатель, когда турбина будет еще очень горячая, то подача масла к ней сразу прекратится, а находившееся на ней масло под воздействием крайне высокой температуры просто сгорит.

Продукты, образовавшиеся после перегорания масла, при следующем пуске двигателя смоются новым маслом, но будут воздействовать на все трущиеся пары двигателя как абразив, что повлечет уменьшение ресурса как самой турбины, так и всего двигателя. Именно поэтому на относительно старых турбированных двигателях лучше не пренебрегать данным правилом и подождать лишние пару минут, прежде чем глушить двигатель. Ремонт турбины — штука недешевая! Кроме того, из-за прекращения подачи масла к турбине, какое-то время этому узлу придется работать в режиме масляного голодания. А скорости вращения там немаленькие — до 200-250 тыс. об/мин. Это также не способствует увеличению срока службы турбины.

Но вот на современных моторах выполнение данного правила носит скорее рекомендательный характер, ведь особого вреда, даже если заглушить мотор сразу после остановки, не будет. Почему? Во-первых, в современных моторах существенно уменьшена инерционность турбин, то есть время их самостоятельного вращения до полной остановки значительно меньше, чем у их предшественников. Следовательно, и время, когда турбина испытывает масляное голодание, сокращено до минимума. А во-вторых , в современных турбомоторах улучшена система смазки: она попросту более мощная, нежели у атмосферных двигателей. Таким образом отвод тепла производится намного быстрее, что сокращает вероятность сгорания масла на турбине. Однако лишним дать поработать даже современному турбомотору на холостых оборотах перед глушением точно не будет: турбина скажет «спасибо» долгой и беспроблемной эксплуатацией!