Турбокомпрессор – полное название агрегата. Он принудительно нагнетает воздух в камеры сгорания цилиндров двигателя. Этим повышается эффективность работы топливной смеси, снижается ее расход, и значительно повышается мощность двигателя. Особенно на высоких оборотах. В двигателях с таким турбонаддувом достигается увеличение тяги без изменения конструкции самого ДВС на дизеле или бензине.
Но если турбокомпрессор не работает, не только упадет мощность. Расход топлива возрастет почти в два раза, а несгорающая из-за недостатка кислорода смесь будет шлаковаться, оставляя нагар на кольцах и цилиндрах. Увеличится износ деталей.
Как работает турбокомпрессор
Агрегат нагнетает больше воздуха в цилиндры, увеличивая эффективность сгорания топливной смеси, и повышая мощность до 40%.
Устройство турбины простое. Ее основной элемент – ротор, на котором размещены два колеса с лопастями. Он держится на двух опорных втулках и упорном подшипнике (или двух). Все детали заключены в корпус из жаропрочной стали. Ротор в сборе с подшипниками называется картриджем. Между колесами в корпусе выполнены каналы смазки ротора с подшипниками и валом (валами).
Одно колесо на роторе (турбинное колесо, или горячая улитка) в корпусе из жаропрочного сплава, приводится во вращение выхлопными газами из выпускных клапанов. Второе, компрессорное колесо (холодная улитка), вращаясь рядом на роторе синхронно, забирает из атмосферы через фильтр воздух, и под давлением подает его в цилиндры ДВС.
С помощью перепускного клапана с пневмоприводом управляется подача выхлопного газа. Электронный блок управления по датчику скорости регулирует положение привода. Таким образом, регулируется мощность турбонаддува.
При большем объеме воздуха и повышенном его давлении, смесь сгорает полностью, и за единицу времени ее сгорит больше. Значит, растет производительность. При этом, на единицу мощности топлива потратится меньше.
Вся турбина тоже часто называется улиткой.
Кроме привода выхлопными газами, есть турбины с электрическим приводом. В них удобнее регулируется подача воздуха.
Симптомы неисправностей турбин
Нарушение их работы может проявляться таким образом:• сильно упала мощность ДВС;
- падает скорость движения;
- выше обычного расходуется масло, нагар в цилиндрах;
- на уплотнениях, патрубках, хомутах – подтеки масла;
- в выхлопной трубе появился синий или черный дым;
- повышенный нагрев агрегата;
- шумы в работающем турбокомпрессоре, типа гула и свиста.
Некоторые симптомы выступают и как причина, как указано в перечне причин ниже.
Причины и способы устранения
Здесь приведены частые причины неисправностей.
Нарушена герметичность патрубков или корпуса
Из-за этого отработанные газы или нагнетаемый воздух подается в недостаточном количестве, эффективность сгорания снижена.
В первую очередь, проверяется затяжка соединений. Могут износиться или перекоситься прокладки. Еще одна причина – трещины на корпусе одной из улиток. Меняются прокладки, корпус, или улитка в сборе.
Малое давление воздуха на входе в цилиндры
Первая причина – забитый воздушный фильтр, и потерял свою пропускную способность.
Второе – забиты каналы подачи выхлопных газов, или неисправны их клапаны. Из-за этого падает скорость вращения турбины.
Засорился или поломался воздушный клапан
Из-за этого в цилиндры поступает мало воздуха. Эта причина выяснится только после осмотра.
Устраняется чисткой клапанов, или заменой неисправных.
В турбине появилось масло
Смазка турбокомпрессора обеспечивается общей системой смазки ДВС. Но если масло попадает в турбину, оно с воздухом проникает в цилиндры. При его сгорании там, в выхлопных трубах появится синий дым, а КПД у двигателя снизится.
Нужно проверить плотность соединений и целостность прокладок или корпуса. Неисправные части заменить.
Нестабильное вращение ротора
Могут нарушиться или ослабнуть крепления подшипника или вала, сломаться подшипник. Если вал не вращается с заданной скоростью, не будет давления воздуха, мощность двигателя упадет.
Самое простое – подтягивать крепления. Иначе меняется вал или подшипник.
Мало масла, его слабое давление
В масло попала вода или топливо, грязь, масляные сгустки из забитого масляного фильтра.
Из-за этого закупориваются каналы системы смазки вала и втулок, повышая при этом их нагрев. Система не дополучает масло для смазки. В итоге быстро изнашиваются втулки и вал, подшипники. Еще хуже, когда грязное масло, с абразивами и песком. Между подшипниками и валами потеряется воздушная подушка, резко увеличивается износ валов и подшипников.
Можно менять масло и чистить каналы, заменять втулки или вал.
Неправильное масло
Оно может быть некачественным, или недопустимой смесью нескольких масел, которые несовместимы. Это вызовет коксование и выход из строя турбины.
Неисправный редукционный клапан байпас
Он предохранительный, не допускает превышения давления воздуха, открывая актуатор. При этой неисправности требуется замена самого актуатора.
Ресурсный износ
Мощность плавно, но неуклонно снижается. Причиной может быть уже дорабатываемый ресурс турбины. У легковых автомобилей он обычно равен 150-200 тысячам километров на бензиновых двигателях, и 250-300 тысячам на дизельных. В таком случае меняется только агрегат целиком.
Ремонт турбин
Несмотря на явные причины и их видимость, большинство причин неисправностей не удастся устранить самостоятельно. Можно только менять фильтры, доливать уровень масла в двигателе, подтягивать соединения.
Оборудование для ремонта и опыт профессионалов
Для того, чтобы снимать и разбирать корпус, нужны специальные инструменты.
Чтобы снимать валы и подшипники, а потом устанавливать, нужны предназначенные для этого профессиональные приспособления. При этом, вал картриджа требует делать балансировку скорости и устанавливать допуски дисбалансов с приборами. Для этого созданы целые балансировочные станки, позволяющие регулировать необходимую точность дисбаланса в тысячные доли грамма.
Для регулировки блока управления и сервоприводов управления турбиной, также нужна специальная аппаратура.
Невозможно определить без диагностической аппаратуры степень износа посадочных мест.
Это говорит о том, что для ремонта современных турбин требуется специальная профессиональная аппаратура, и только профильные специалисты с наработанным опытом могут с ней работать, выполнять требуемые алгоритмы по ремонту, соблюдая рекомендательные методики и инструкции производителей.
Как происходит ремонт
Из опыта сервисов, для самих турбин (из механической части) нет лимита на число их ремонтов.
Турбины разбирают, после чего помещают в ультразвуковую ванну для чистки. Корпуса для чистки помещают в пескоструйную камеру. Так детали очищаются от грязи и масла.
На чистых деталях диагностируется наличие микротрещин и дефектов. Проверяются допуски.
Механические детали могут вытачиваться и фрезероваться заново, в том числе валы.
После того как заменены и проверены все детали, собирается картридж, и балансируется на стенде. После этого турбокомпрессор собирается полностью, и разгоняется на стендовом оборудовании, которое имитирует рабочие режим его эксплуатации.
Если параметры в норме допусков, собранная турбина готова к установке на двигатель.
Профилактика
Для надежной работы турбин рекомендуется чаще менять масло и воздушные фильтры. Следить за температурой. Отслеживать уровень масла в картере двигателя.
При малейших симптомах неисправностей, проводить осмотры в сервисе.
