Ремонт турбокомпрессора

Возможные неисправности и их диагностика

1. Утечка моторного масла , попадание его в поступающий в цилиндры воздух.
2. Пропускание воздуха через уплотнители патрубков , потеря мощности.
3. Засорение подающего и отводящего масляных каналов .
4. Появление трещин или деформаций корпуса или деталей турбины .
5. Недостаточное поступление воздуха через воздушный фильтр .

Обнаружить неисправности турбины дизельного двигателя на начальном этапе легче по анализу выхлопных газов. Их цвет позволяет предварительно определить возможное отклонение:

• синий оттенок свидетельствует о попадании в воздух капелек масла ;
• дым белого цвета укажет на засорение отводящего масло канала ;
• черный дым свидетельствует о нехватке воздуха в цилиндрах, т.е. об утечке .

Дополнительные признаки неисправности турбины выражаются в потере машиной динамических характеристик. Близкую поломку означает и появление посторонних шумов в работе турбины. Это может быть связано с износом подшипников, деформацией корпуса и подвижных деталей.

При появлении первых признаков не спешите сразу на платную диагностику. Не сложно проверить работу турбины дизельного двигателя своими руками. В первую очередь с учетом симптомов проверяем уровень моторного масла. Если снижение уровня составляет более 1 литра на тысячу км, то анализируем цвет выхлопа.

При выявлении белого и сизого дыма, вопрос как проверить турбину на дизельном двигателе решается по следующему алгоритму:

1. Восстановите в памяти , когда проводилась последняя замена воздушного фильтра. При плохом пропуске воздуха возникает разница в давлении между блоком подшипников и корпусом. Масло начинает проникать в корпус турбокопрессора. Это и есть причина сизого дыма. Если фильтр чистый, переходим ко второму этапу.
2. Проверяем канал выхода масла . Наличие загибов, трещин или обычной пробки делает неисправной схему удаления масла из турбины. В некоторых случаях достаточно почистить каналы, и их нормальное состояние приведет к восстановлению всех показателей. Еще одной причиной такого поведения турбины называют нарушение нормальной вентиляции картерных газов. Здесь без помощи моториста не обойтись.
3. На следующем этапе проверяется состояние механических частей турбины . Проверяется осевой люфт, что способствует возможному касанию крыльчатки стенок турбины. Любые задиры и потертости требуют немедленного их устранения. Здесь уже на вопрос как проверить турбину дизельного двигателя ответят только в специализированном сервисе.

При устранении люфта требуется тонкая регулировка. К примеру, осевое смещение вала не должно превышать 0,05 мм, а радиальный люфт допускается в максимальном значении – 1 мм. Согласитесь, что настройка возможна только после замены изношенных деталей с использованием специальных приборов.

Своевременное обнаружение отклонений в работе поможет избежать дорогостоящего ремонта. Вполне вероятно, что при ранней диагностике неисправностей, их устранение окажется достижимым путем промывок, и заменой расходных материалов.

Устройство турбокомпрессора.

• Турбина с крыльчаткой.
• Воздушный центробежный насос.
• Компрессор.
• Жесткая ось, которая их связывает.
• Подшипники, кольца, клапаны, уплотнения и другие мелкие детали.

Не всегда эти неисправности относятся к проблемам турбокомпрессора, иногда это может быть что то другое, например нужно произвести ремонт глушителя своими руками.

Отработанные газы вырываются из двигателя и попадают на крыльчатку турбины. Она превращает их энергию из кинетической в механическую, а насос через воздушный фильтр подает свежий воздух в компрессор, который сжимает его и отправляет в двигатель. Весь этот процесс помогает увеличить мощность двигателя на 20-50%, повышая эффективность и скорость сжигания топлива.

Какие бывают неисправности турбокомпрессора и как их распознать?

1. Ваш двигатель внезапно как-будто утратил мощность.
2. Из выхлопной трубы вырывается дым черного или темно-синего цвета.
3. Увеличился расход масла.
4. Изменился звук работы мотора и турбокомпрессора.

Все это свидетельствует о том, что пора убедиться имеется ли у вас в наличии ремкомплект турбокомпрессора и проверить исправность не только турбокомпрессора, но и, в первую очередь, мотора автомобиля и всех его навесных агрегатов. Не пренебрегайте этим советом, потому что качественно обслуживаемый и нормально работающий двигатель обеспечивает безотказную работу турбокомпрессора на протяжении долгих лет.

Сразу скажем, что ни один специалист не посоветует разбирать и ремонтировать турбокомпрессор самому. Причины этого приводятся веские и достаточно будет назвать хоть одну из них. Например, малейшая песчинка при попадании в агрегат способна вывести его из строя. Но есть и другое мнение — если кто-то это делает, то смогу и я! Если вы решили разобрать и отремонтировать турбокомпрессор своими силами, приготовьте минимальный ремкомплект турбокомпрессора: вкладыши нескольких размеров, полный набор всевозможных сальников, кольца, шайбы, винты, шурупы и запасные вкладыши. Будьте предельно аккуратны и помните, что разобрать что-либо легче, чем собрать. Отмечайте по возможности все места креплений деталей и их положение относительно друг друга.

Итак, начинаем ремонт турбокомпрессоров в условиях собственной мастерской.

1. Снимаем турбину и освобождаем ее от всех винтов. Болты крепления улиток также открутим.
2. Проверяем обе крыльчатки: турбину и компрессор. Их отремонтировать невозможно, а придется заменить в случае неисправности.
3. Вал, на котором крепятся компрессор и турбина можно пытаться отшлифовать. Потом надо будет заменить подшипники другими, которые подойдут по размеру.
4. Чтобы снять колесо компрессора, понадобятся кусачки с раздвижными губами. И надо обязательно учитывать, что на компрессорном валу левая резьба!
5. Проверить допустимый ли люфт вала в условиях обычной мастерской очень сложно. Но тут мы идем на риск, уповая на удачу и возможность позже обратиться все-таки в мастерскую.
6. Воспользовавшись универсальным съемником, пытаемся снять с вала компрессорное колесо.
7. Втулки вала очень часто бывают причиной люфта.
8. Очищаем и промываем специальными средствами все детали. При сборке некоторые узлы и детали принудительно смазываем маслом, которое используется при работе автомобиля. Перечень таких деталей различен в каждом конкретном случае.
9. Не забыть поздравить себя самого после того, как удалось собрать турбокомпрессор! А если он еще и работает, вам пора подумать о смене профессии. На станции техобслуживания хорошая зарплата…

Прежде чем решаться разобрать и собрать турбокомпрессор далеко не в идеальных условиях, не имея опыта подобной работы, взвесьте еще раз самым тщательным образом все за и против.

В профессиональной мастерской есть возможность диагностировать все узлы и детали любого турбокомпрессора на всех этапах ремонта, включая до и после разборки и сборки. И там созданы условия чистоты, которых невозможно достичь в домашней мастерской при всем желании. Ведь у вас не стоит в гараже специальный агрегат — моечная машина высокого давления, например? А балансировочный стенд? Как вы поняли, мы настойчиво не рекомендуем ремонтировать турбокомпрессор своими руками и настаиваем на этом!

Проверяем обе крыльчатки: турбину и компрессор. Их отремонтировать невозможно, а придется заменить в случае неисправности. Советуем почитать еще одну интересную статью, о том как почистить дроссельную заслонку своими руками.

Какие бывают неисправности турбокомпрессора и как их распознать?

Основными признаками неисправной работы турбины является внезапное падение мощности силовой установки автомобиля, увеличенное потребление масла, изменение звука работы двигателя и турбокомпрессора, синие или черные выхлопные газы.

Любой из этих признаков говорит о том, что настало время проверить наличие ремонтного комплекта для турбины. Необходимо выяснить, исправен ли турбокомпрессор, а также обязательно проверить работу двигателя и других агрегатов машины. Оставлять без внимания эти рекомендации не стоит, так как силовая установка автомобиля с нормальной работой и качественным обслуживанием является залогом стабильной работы турбокомпрессора на долгое время.

Как влияет неисправная турбина на работу двигателя автомобиля

Многие считают, что небольшой агрегат в виде турбины при выходе из строя вряд ли окажет сильное негативное влияние на работу двигателя, однако это не совсем так. Очень частой причиной поломки турбины является низкое масляное давление либо плохое его качество. Падение давления часто обусловлено сильным загрязнением масляного фильтра или плохим его качеством, а так же как результат применения метода «промывка пятиминутка».

С учетом больших оборотов турбины, а также постоянного воздействия высоких температур, а именно это и есть нормальные рабочие условия, даже незначительное и кратковременное падение давления в масляной системе может вызвать поломку подшипника оси турбины. При его сильном износе увеличивается радиальный зазор, а этот люфт приводит к повреждению и выходу из строя сальников.

С разрушенными сальниками нет должной герметичности, а соответственно масло беспрепятственно попадает в коллектор двигателя. Параллельно этому давление масла в подшипниках оси турбины еще сильнее падает, что приводит к еще большим повреждениям этого узла.

Горячий выхлопной газ проходит через разбитые элементы и попадает во внутреннее пространство подшипников, где повышает температуру до такой степени, что все смазочные материалы полностью выгорают. Это ведет к полному разрушению самого подшипника. Он перестает выполнять свою функцию, что влечет поломку лопастей турбины, обломки которой остаются внутри агрегата.

Качество смазки элементов турбины очень сильно зависит от масляного насоса двигателя. Даже не очень продолжительная работа агрегата в таком режиме оставит двигатель автомобиля без смазочных материалов. А что будет с двигателем при работе без масла объяснений не требует.

Во избежание подобных неприятных ситуаций, важно помнить основные признаки неисправности и выхода из строя турбокомпрессора

Если вовремя не обратить внимание на эти симптомы и не принять соответствующие меры, то звук характерного скрежета лопастей, трущихся о внутренний корпус турбины, который ведет к еще большим проблемам, не заставит себя долго ждать. При появлении хоть какого-нибудь намека на неисправность, лучше незамедлительно обратиться к специалистам автосервиса или СТО

Что из себя представляет турбина

Если сказать проще, то турбина – это механическое устройство автомобиля для подачи под давлением воздуха в камеру сгорания. Главная задача, которую выполняет турбонаддув, это значительное повышение мощности двигателя без увеличения его рабочего объема. Установка турбины обеспечивает пятидесятипроцентный, а иногда и больше, прирост мощности силового агрегата при сравнении с нетурбированными двигателями того же объёма. Это обусловлено нагнетанием под давлением турбиной воздуха в цилиндры и повышением содержания кислорода в топливной смеси, а в результате и увеличению ее эффективности.

Конструктивно турбина состоит из механической крыльчатки приводимой в действие движением выхлопных газов автомобиля. То есть используется энергия выхлопа для захвата и подачи воздуха (а соответственно и кислорода) в систему для улучшения качеств топливной смеси. С технологической точки зрения на сегодня это наиболее эффективное устройство для увеличения мощности двигателя при том же расходе топлива, что позволило уменьшить выброс токсичных газов в атмосферу.

Такие агрегаты нашли широкое применение как в дизельных силовых установках, так и на бензиновых двигателях. При этом в первом случае турбированные моторы оказались наиболее эффективны из-за высокой степени сжатия и малым, при сравнении с бензиновыми автомобилями, числом вращения коленчатого вала.

К тому же ограниченное применение турбонаддува на бензиновых машинах обусловлено возможным проявлением детонации, которое возникает при резком увеличении числа оборотов двигателя, а также из-за высокой температуры выхлопных газов, достигающего тысячи градусов против шестисот у дизельных моторов. Естественно такие температуры могут привести к повреждению частей турбины.

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Лада 21099 турбо PROJECT ORIGIN › Бортжурнал › Ремонт турбины (турбокомпрессора) своими руками

Перед ремонтом турбины нужно ее тщательно осмотреть с внешней стороны с целью выявления наличия всех составных частей, внешних дефектов и деформаций.

Затем с турбины снимаются обе «улитки» и визуально определяется состояние обеих крыльчаток. Довольно часто крыльчатки имеют физические повреждения видные не вооруженным глазом. Такие повреждения сразу говорят о том, что ремонт турбины неизбежен.Если турбина гонит масло

Затем происходит дефектовка всех составляющих частей турбины для выявления пригодности каждой части к восстановлению. Части признанные не пригодными — необходимо заменить новыми.

Ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей в принципе ничем не отличаются и происходит в несколько этапов:

После этого, детали прошедшие дробеструйную обработку снова промываются для смыва и полного удаления возможно оставшихся на деталях твердых частиц.Многочисленные повреждения лопаток компрессорного колеса.

Кроме визуально видных повреждений крыльчаток, основными повреждениями являются повреждения опорных подшипников, стопорных колец, втулок и самого вала. Обычно эти повреждения происходят от отсутствия поступления масла к рабочим поверхностям при работе турбины или использование не рекомендованных масел.Повышенный износ шейки вала.

Причина: Количество или давление масла, подаваемого в ТКР, меньше требуемого. При ремонте возможно придется заменить вал на новый. В большинстве случаев вал не меняется.Значительный неравномерный износ шейки вала.

Причина: Грязное масло. При ремонте необходимо вал заменить на новый.Значительный неравномерный износ подшипника.

Причина: Грязное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые.Пригоревшее масло в масляных каналах подшипников.

Причина: Перегрев двигателя или резкое выключение двигателя, некачественное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые.Начало ремонта турбины своими руками.

Затем вал турбины замеряется на износ.Если износ вала турбины находится в пределах нормы, то он поступает на специальный токарно-шлифовальный станок, где шлифуется в ремонтный размер.На специальном станке правиться канавка запорного кольца.Затем происходит процесс балансировки. Он состоит из двух этапов. Сначала вал турбины балансируется в двух плоскостях турбинного колеса.После этого на вал устанавливаются втулки и компрессорная крыльчатка и в таком виде, снова поступает на балансировку.Балансировка турбины на стенде.

Для балансировки турбин для грузовых и легковых автомобилей существуют отдельные специализированные стенды.

Во время балансировочных работ наносятся специальные балансировочные метки, по которым собирается «картридж» турбины. В принципе получается собранная турбина только без «улиток».

Собранный таким образом картридж поступает для тестирования на до балансировочный стенд, на котором на «холодную» крыльчатку подается сжатый воздух и турбина раскручивается до 5.000 оборотов в минуту.

Если все параметры турбины в норме, то к картриджу прикручиваются «улитки».

Ремонт бензиновых и дизельных автомобильных турбин: какое оборудование используется

Важно! Самостоятельная работа с турбокомпрессором без определенного опыта и наличия профессионального оборудования запрещена. Неквалифицированное вмешательство в систему может привести к поломке турбины

Для того чтобы осуществить максимально качественные и полноценные ремонтные работы, несомненно, требуется целый спектр специального оборудования. И именно о нем мы и поговорим далее.

Любой ремонт дизельных автомобильных турбин, впрочем, как и бензиновых, начинается с очистки корпуса. Последний должен быть без загрязнителей и коррозии. Затем осуществляется разборка узла с проверкой всех сочленений сальников и внутренних элементов. По возможности, поврежденные компоненты восстанавливаются. После этого новые и восстановленные детали балансируются, и осуществляется сборка агрегата. По итогу проводится финальная проверка работы системы.

Разумеется, чтобы осуществить все эти операции, просто необходимо иметь обширный запас инструментов и оборудования, гарантирующих высочайшее качество ремонта. Далее мы расскажем, чем пользуемся.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

• регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
• перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
• и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
• выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
• герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Особенности конструкции турбины двигателя

Конструктивно турбокомпрессор – это весьма простой механизм, который состоит из нескольких основных элементов:

1. Общего корпуса узла и улитки;
2. Подшипника скольжения;
3. Упорного подшипника;
4. Дистанционной и упорной втулки.

Корпус турбины выполнен из сплава алюминия, а вал – из стали.

Следовательно, при выходе из строя данных элементов единственным верным решением является только замена.

Большую часть повреждений турбины можно с легкостью диагностировать и устранить. При этом работу можно поручить профессионалам своего дела или же сделать все своими руками.

В принципе, ничего сложного в этом нет (как производить демонтаж и ремонт турбины мы рассмотрим в статье).

Турбины с изменяемой геометрией (ТИГ)

Также сегодня существуют турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Чаще всего такие турбины можно встретить на автомобилях с дизельными двигателями. Турбина с изменяемой геометрией вместо перепускного клапана оснащена специальными направляющими лопатками, которые контролируют поток выхлопных газов поступающих в турбокомпрессор.

Обычно такие турбины обозначаются аббревиатурой «VIG» (на русском-ТИГ — Турбина с изменяемой геометрией). 

Направляющие лопатки турбины управляются точно также, как и обычные перепускные клапана в этих турбинах, т.е. с помощью вакуумной системы. 

Когда лопатки турбины дизельного мотора закрыты, то поток выхлопных газов проходит мимо турбокомпрессора. Соответственно турбина в это время не работает. 

Например, при низком или среднем диапазоне работы двигателя лопатки турбины открыты на минимальный уровень, так как на низких оборотах мотора обычно не требуется мощности. Но как только водитель утопит педаль в полик, то лопатки тут же открывают свободный доступ выхлопным газам в турбину и в двигатель начинает поступать под давлением кислород, что мгновенно отражается на увеличении мощности. 

К сожалению система «VIG» очень чувствительна к высоким температурам. Поэтому турбины с изменяемой геометрией, как правило, используются преимущественно на дизельных моторах, где температура выхлопных газов значительно ниже. 

И только компания «Porsche» использует эти турбины «VIG» на бензиновых моторах (на моделях- 911 Turbo и 718 Boxster /Cayman S).

Для этого инженеры компании «Porsche» устанавливают такие турбокомпрессоры, компоненты которых сделаны из дорогих высокопрочных материалов, которые устойчивы к экстремальным температурам. Но в случаях большого серийного выпуска подобных машин установка таких турбин экономически просто не целесообразна. Вот почему такие турбины устанавливаются либо на дизельные силовые агрегаты, либо на бензиновые автомобили с ограниченной серией, которые стоят по нынешним меркам больших денег.