Неисправности турбокомпрессора способы устранения

Разберёмся в неисправностях турбокомпрессора или как понять, что турбина умирает

Турбина относится к довольно сложным аппаратам, увеличивающим мощность двигателя. Поломка ее в отличие от многих других узлов автомобиля не является критичной. Но стоит понимать, что и нормально работать мотор тоже без нее не будет, к тому же утечка масла и топлива не окажут положительного влияния на общее состояние транспорта и кошелек автовладельца. Как же вовремя понять, что турбина умирает. Для определения неисправности, следует разобраться в принципах ее работы, узнать признаки и что к этому могло привести. Однако для более точной диагностики потребуется обратиться к мастерам 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.

Из чего состоит турбина

В зависимости от производителя и модели турбины имеют некоторые отличия, однако основные конструктивные элементы и механизмы у них идентичны. Так в устройство любой турбины входит воздухозаборник, сразу за ним устанавливается воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркуллер и выпускной коллектор. Все части агрегата соединены между собой трубками и шлангами, которые изготавливаются из надежных износостойких материалов.

Большинство знакомых с конструктивными особенностями автомобиля, обратили внимание на несколько отличий турбонаддува от стандартных систем впуска – это наличие интеркулера и турбокомпрессора, а также некоторых элементов для контроля и регулирования надува.

Одним из основных и наиболее важных элементов турбины является турбокомпрессор (или турбонагнетатель). Именно он обеспечивает увеличенное давление воздуха на впускных магистралях мотора. В своей конструкции турбонагнетатель имеет два колеса – турбинное и компрессорное, размещенные на роторном валу. Каждое колесо смонтировано в отдельном надежном корпусе, а в конструкции предусмотрен подшипник.

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.

Признаки того, что турбина «умирает»

Выход турбины из строя во многих случаях происходит очень быстро, причин тому несколько: это может быть, как уже упоминалось, недостаток масла, попадание твердыми частицами по колесу компрессора и по колесу ротора турбины, также к поломке может привести ДТП. Однако чаще турбонагнетатель приходит в негодность постепенно, и у автовладельца есть время обратить внимание и принять необходимые меры по устранению причин поломки либо обратиться к специалистам.

Выделяется несколько наиболее распространенных признаков выхода из строя турбины. К ним относятся следующие:

• наличие посторонних шумов со стороны турбины во время работы силовой установки (свист либо гул);
• появление сизого дыма из выхлопной системы;
• резко увеличивается расход масла;
• падает давление наддува.

Для определения поломок на ранних стадиях, достаточно внимательно слушать свой автомобиль. Например, у машины упала мощность или она утратила динамику, это говорит о том, что турбина не создает достаточного давления.

Иногда причиной тому служит повышенное противодавление из-за сильного загрязнения катализатора. Также к этому могут привести и неисправности электромагнитного клапана (управляющего вакуумом турбины), что тоже влечет понижение мощности двигателя.

Если же эти элементы работают исправно, тогда стоит проверить перепускную заслонку или изменяемую геометрию. Часто при агрессивном стиле езды поток отработанных газов идет мимо клапана, либо поврежденная изменяемая геометрия, цепляет корпус турбокомпрессора и не направляет воздух на колесо турбины. В таком случае коэффициент полезного действия турбины сильно падает. Если таким образом выявить причину поломки не удалось, тогда потребуется демонтаж турбокомпрессора с силовой установки.

На скорый выход из строя турбину и возможный признак дефекта может также указать дым из выхлопной системы.

Цвет дыма и запах выхлопного газа

Появление дыма в выхлопной системе нельзя игнорировать, следует внимательно присмотреться к нему. Процесс часто сопровождается неприятным химическим запахом, который прекрасно слышен при движении.

Наличие черного дыма

Это указывает на сгорание горючей смеси в турбине. Дефект может быть вызван нехваткой кислорода в топливной системе. Следует проверить:

• все патрубки и их соединения на герметичность;
• электронный блок управления;
• воздушные фильтры;
• качество работы всей топливной системы;
• мотор.

Следует уделить особое внимание фильтрам, наиболее частой причиной нехватки воздуха в топливной системе оказывается именно загрязненный фильтрующий элемент.

Синий дым

Это говорит от том, что масло попадает в камеру сгорания. Причиной может быть утечка, которая кроется в неполадке турбонагнетателя либо мотора. В таком случае необходим осмотр и проверка всех соединений.

Белый дым

Основная причина такого дефекта – это забитый сливной маслопровод. Необходима его замена или ремонт.

Признаки выхода из строя турбокомпрессора

Как было сказано выше, голубовато-сизый выхлоп указывает на сгорание масла в цилиндрах двигателя, которое попало туда из турбокомпрессора либо мотора. Черный указывает на утечки воздуха, а белый – засор в маслопроводе. Появление свиста может сигнализировать об утечке воздуха на стыках компрессора с двигателем. Скрежет говорит о ненормальном трении деталей и элементов конструкции.

В случае периодического отключения или полного выхода из строя турбины, следует проверить все ее части и узлы. Основная масса всех поломок турбокомпрессора заключается в трех причинах. О них ниже.

Недостаточное давление масла

Может возникнуть вследствие течи либо при пережиме масляного шланга, или из-за неправильного их подключения к турбине. Ведет к быстрому изнашиванию колец, шейки вала, плохой смазке и резкому повышению температуры на радиальных подшипниках турбокомпрессора. Потребуется их замена на новые.

Загрязненное масло

Может возникнуть вследствие несвоевременной замена смазки либо масляных фильтров, при попадании воды либо горючего в масло, а также при использовании некачественных смазочных материалов. Ведет к преждевременному износу подшипников, забиванию каналов маслопровода, повреждению оси.

Вышедшие из строя элементы, требуется заменить на новые.

Посторонний предмет внутри турбокомпрессора

Может привести к повреждению или поломке лопастей компрессорного колеса, что ведет к снижению давления воздуха; лопастей колеса турбины; ротора. В этом случае со стороны компрессора потребуется замена фильтра и проверка впускного тракта на герметичность. На стороне турбины, необходима замена вала и проверка впускного коллектора.

Визуальный осмотр

В самом начале проведения диагностики проверяется уровень и качество моторного масла. Также очень важно, чтобы внутрь турбокомпрессора не попадали сторонние предметы.

Затем можно приступать к анализу выхлопного газа. Уменьшение мощности и общей динамики, а также черный выхлоп указывает на переобогащение топливной смеси. Это может быть вызвано недостаточным количеством подаваемого в цилиндры кислорода из-за неисправностей в системе впуска. Иногда мощность падает из-за утечек на выпуске.

Для проверки потребуется завести двигатель и послушать нет ли посторонних шумов при работе турбокомпрессора. Не должно быть свистящих или скрипящих звуков, шума прорывающегося воздуха в местах соединения и тому подобного. Проверяются на герметичность патрубки по которым подается воздух в мотор. Наличие любых неплотностей или повреждений недопустимо. Важно проверить состояние воздушного фильтра – загрязнения снижают его пропускную способность, что ведет к недостаточному количеству воздуха в цилиндрах.

Появление белого или сизого дыма может быть вызвано как неисправность самого компрессора, так и других узлов двигателя. На эту проблему может также указать и резко возросший расход масла.

При таких обстоятельствах следует еще раз перепроверить воздушный фильтр и ротор турбины. Забитый фильтр не пропускает достаточного количества воздуха, а это ведет к перепаду давления между корпусом и картриджем с подшипниками, из него начинает течь масло и попадать в корпус компрессора. Если и здесь все в порядке, тогда следует осмотреть сливной маслопровод на присутствие перегибов, повреждений и т.п.

Чем отличается проверка на бензиновом двигателе

На бензиновых автомобилях скорый выход из строя турбины можно определить по тем же признакам. Здесь выхлоп становится синего или белого цвета при разгоне машины. В случае появления утечек воздуха в нагнетающих каналах или при неисправности топливной системы, появляется черный дым. Белый выхлоп с запахом горелого масла просигнализирует об утечки смазки в систему выхлопа. Может быть вызвано повышенным осевым люфтом, стопорные кольца не удерживают давления масла. В случае попадания масла в выхлопную систему, на горячем колесе турбину будет образовываться нагар, это впоследствии приведет к дисбалансу агрегата с последующим разрушением корпуса подшипника.

Заключение

Несмотря на то, что поломка турбины не является критичной, а процесс выхода ее из строя довольно длительный, при обнаружении симптомов не стоит затягивать с ремонтом. Несвоевременное принятие мер все же может вылиться в более дорогостоящий ремонт. Примерно определить причину поломки можно и самостоятельно в гаражных условиях, однако для получения более детальной информации лучше обратиться к специалистам.

Источник

Причины поломки и выхода турбокомпрессора из строя.

Причин для выхода турбины из строя может быть несколько, однако, если вы соблюдаете все технический регламенты по обслуживанию машины, замене масла и вовремя проводите обслуживание автомобиля, то турбокомпрессор установленный на автомобиль прослужит вам долгие годы и пробег автомобиля 200-250 т. км с одной турбиной это не редкость, а просто внимательное отношение к своему автомобилю и соблюдение требований для его длительной и безпроблемной эксплуатации.

Рекомендуем вас посмотреть виде ролик от фирмы Garrett посвещенный проблемам с турбинами и правильному обращению с ними:

Теперь поговорим о проблемах поподробнее:

1. Моторное масло загрязнено

1.1 Моторное масло имеет включения достаточно крупных абразивных частиц

При наличии в масле крупных абразивных частиц наблюдается сильный износ опорных шеек ротора турбокомпрессора. На шейках и втулках опорных и упорных подшипников можно наблюдать довольно глубокие задиры (фото 1-4).

Фото 4. (справа – новая втулка)

Среди наиболее вероятных причин такого состояния моторного масла прежде всего следует назвать некондиционный масляный фильтр, перепускной клапан которого негерметичен. Вследствие этого часть масла поступает в каналы двигателя без фильтрации.

Также причиной может стать загрязнение моторного масла после неаккуратного ремонта. Зачастую грязь может попасть в масло после вскрытия клапанной крышки головки блока, поддона масляного картера или каких-либо других работ с частичной разборкой двигателя. При этом даже качественный масляный фильтр может оказаться полностью блокированным загрязнениями, после чего срабатывает перепускной клапан и масло поступает в магистраль без фильтрации.

1.2. Моторное масло имеет загрязнения в виде мелких абразивных частиц

Визуально загрязнение масла такого характера проявляется в значительном износе опорных шеек ротора ТК, причем на граничных кромках зон трения будет наблюдаться эффект «зализывания». Втулки радиальных подшипников изнашиваются подобным образом – хорошо видны скругления их кромок. Также хорошо виден износ на внутренней стороне упорного подшипника (фото 5-7).

Наиболее вероятные причины загрязнения такого характера:

— значительное превышение срока службы моторного масла. Любое масло постепенно теряет свои смазывающие свойства, стареет и закоксовывается от воздействия высоких температур. Мелкие частицы кокса проникают сквозь фильтрующий элемент масляного фильтра и постепенно «шлифуют» поверхности трения в подшипниках турбокомпрессора.

— После обкатки двигателя масло не было вовремя заменено. Обкатка сопровождается образованием мелких абразивных частиц металла. При этом абразивные частицы попадают в систему смазки турбокомпрессора, что приводит к его повышенному износу.

2. Моторное масло имеет химические загрязнения

Загрязнение масла такого характера проявляется в виде значительного износа опорных шеек ротора ТК. При этом наличествуют явные признаки перегрева в виде цветов побежалости. Аналогичная картина наблюдается и на внутренних поверхностях опорных втулок подшипников скольжения. (фото 8,9)

Наиболее вероятные причины такого загрязнения:

— смешивание моторного масла в картере двигателя с топливом. Причиной может быть нарушение в работе системы подачи топлива. Если одна или несколько форсунок системы впрыска работают неправильно, часть топлива может попадать в картер. Также топливо может попасть в масло вследствие неаккуратного техобслуживания, к примеру измерения компрессии в цилиндрах;

— наличие в масле чрезмерного количества присадок, улучшающих отдельные его свойства;

— применение в двигателе некачественного моторного масла либо вполне качественного, но не предназначенного для использования в моторах с турбокомпрессором.

Химические загрязнения приводят к резкому снижению прочности масляной пленки в подшипниках скольжения ТК. На интенсивных режимах работы агрегата пленка может разрушаться, что приводит к сухому трению как раз в тот момент, когда смазка нужна больше всего.

3. Повреждения, связанные с эксплуатацией ТК на предельных режимах

3.1. Повреждения ТК по причине выхода на запредельные температурные параметры работы

Превышение температурных показателей работы турбокомпрессора приводит к образованию масляного нагара на шейках ротора и значительному закоксовыванию вала. От перегрева тыльная сторона турбинного колеса становится слегка вогнутой, а иногда на ней и примыкающей части вала появляется «апельсиновая корка» (фото 10,11). Наиболее серьезные последствия перегрева – образование на тыльной стороне колеса глубоких трещин (фото 12).

Причины работы турбокомпрессора на запредельных температурах:

— Нарушение в работе системы охлаждения. Самая распространенная причина – неисправный термостат. Также причиной может стать недостаточный уровень охлаждающей жидкости;

— Нарушения в работе газораспределительной системы, к примеру, неправильный угол опережения зажигания или несвоевременный впрыск топлива;

— Использование в двигателе топлива, не соответствующего рекомендованного изготовителем автомобиля;

— для ТК с водяным охлаждением – образование в водяной рубашке ТК воздушной пробки, образование накипи в патрубках системы охлаждения, что приводит к уменьшению их сечения вплоть до полного перекрытия.

3.2. Повреждения ТК, связанные с выходом на запредельные обороты ротора

При превышении максимальных значений частоты вращения ротора ТК может сопровождаться образованием трещин лопаток турбины. При дальнейшей работе агрегата на таких режимах часть лопаток может быть разрушена, вплоть до полного разрыва всего колеса турбины (фото13,14).

Причины выхода турбокомпрессора на запредельные частоты вращения:

— Неисправность системы регулирования турбокомпрессора. Наиболее распространенная причина – выход из строя датчика давления воздуха, расположенного во впускном коллекторе двигателя;

— неисправность байпасной системы. Данная неисправность возникает в турбокомпрессорах, в которых предусмотрен перепуск выхлопных газов. Примером может служить турбокомпрессор с нормально закрытыми предохранительными клапанами;

— для ТК с системой VNT ( с изменяемой геометрией) и системой VST (с дросселированием) – заклинивание регулируемых элементов в положении, соответствующем наибольшей производительности турбинной части агрегата.

4. Недостаток смазки турбокомпрессора

4.1.Неисправности узлов и деталей ТК в связи с недостаточностью смазки, как временной, так и постоянной

Дефицит смазки в турбокомпрессоре имеет симптомы, во многом схожие с теми, которые возникают при химическом загрязнении масла. При этом наблюдается изменение цвета ротора и втулок подшипников скольжения. С серебристо-белого эти детали меняют цвет на желтый или даже иссиня-черный. Впоследствии, если причина дефицита смазки не устраняется, может последовать разрушение вала ротора. Самым серьезным последствием может стать отрыв колеса турбины. Также разрушаются дистанционные втулки и подшипники скольжения (фото 15-17).

Возможные причины дефицита смазки ТК:

— общая неисправность системы смазки двигателя, в том числе износ деталей маслонасоса, неисправность редукционного клапана маслонасоса, чрезмерное засорение масляного фильтра;

— наличие в поддоне картера больших отложений закоксованного масла и посторонних предметов (кусков прокладок, металлических осколков и т.д.)

В данном случае при работе двигателя на холостых оборотах давление масла в системе находится в пределах нормы. С повышением частоты вращения коленвала увеличивается производительность маслонасоса, что приводит к подтягиванию к сетке маслоприемника имеющихся в поддоне загрязнений, а это может привести к значительному падению давления в системе как раз в тот момент, когда двигатель работает под нагрузкой и нуждается в смазке. Датчик аварийного давления в системе смазки при этом не срабатывает – давление в системе остается выше минимального, но его недостаточно для обеспечения смазки турбокомпрессора, который работает в наиболее тяжелых условиях;

— снижение количества подаваемого в турбокомпрессор масла из-за ненадлежащего состояния подающей трубки. Трубка может быть засорена коксовыми отложениями либо повреждена механически;

— засорение масляных каналов корпуса турбокомпрессора. Причин у такого явления может быть несколько, и самая вероятная из них это попадание частиц кокса в каналы из подающей магистрали системы смазки ТК. При ремонте агрегата рекомендуется заменить подающую магистраль на новую. В крайнем случае достаточно ее тщательно промыть и продуть, чтобы по возможности исключить наличие в ней загрязнений. Масляные каналы корпуса ТК могут быть перекрыты и по другим причинам. Некоторые модели турбокомпрессоров имеют дополнительный масляный фильтр, который представляет собой мелкую сетку в корпусе из пластмассы. Пластмасса в процессе эксплуатации может разрушаться. и ее частицы попадают в каналы и перекрывают их. Также пластмассовый корпус может разрушиться в результате неправильного монтажа.

5. Повреждения турбокомпрессора механического характера

5.1.Повреждения рабочего колеса компрессора твердыми предметами

Твердые предметы, попадающие в канал подачи воздуха и далее в компрессор могут нанести ему непоправимый вред. Это может быть шайба, гайка или какая-либо пластмассовая деталь, попавшая в канал в результате неаккуратного ремонта. Поврежденная крыльчатка компрессора теряет балансировку, после чего турбокомпрессор полностью выходит из строя в течение небольшого периода времени. В худшем случае может произойти обрыв вала ротора или обрыв рабочего колеса компрессора (фото 18-20).

5.2. Повреждения рабочего колеса компрессора мягкими предметами

Несмотря на то, что некоторые предметы, попадающие в компрессор, являются мягкими, последствия от этого не менее плачевные. В компрессор могут попасть сухие листья, кусок ветоши, бумаги или картона, и любой из этих предметов наносит рабочему колесу серьезный вред, после чего выходит из строя весь агрегат. Причина состоит в нарушении балансировки ротора, что приводит к быстрому разрушению дистанционных втулок и подшипников. В худшем случае может произойти излом вала ротора. Мягкие предметы становятся причиной деформации лопаток колеса компрессора, а в некоторых случаях происходит усталостное разрушение лопаток (фото 21,22).

5.3.Абразивные повреждения лопаток рабочего колеса компрессора

В воздушную магистраль турбокомпрессора могут попадать абразивные частицы (пыль, песок), которые постепенно изнашивают рабочее колесо. Изменяется форма лопаток, они сглаживаются и истончаются. И хотя дисбаланса при этом не наблюдается – поверхности стираются равномерно, но происходит уменьшение рабочей поверхности колеса, что приводит к падению производительности агрегата (фото 23).

Наиболее вероятные причины попадания в воздушный канал абразивных частиц – проблемы с воздушным фильтром. В частности, он может быть деформирован таким образом, что часть воздуха не подвергается фильтрации. Также причиной может быть негерметичность патрубка от воздушного фильтра до входа в турбокомпрессор. В этой части наблюдается разрежение, и пыль и песок попросту засасывает внутрь. Еще одна возможная причина – негерметичность системы вентиляции картера.

5.4. Повреждения посторонними предметами на стороне турбины

Как уже было сказано, турбокомпрессор работает на режимах, близких к предельным. Поэтому попадание в турбинную часть даже небольших посторонних предметов может привести к катастрофическим последствиям. Это может быть окалина, твердый нагар, частицы песка, осколок поршня или клапана. Наиболее тяжелый случай – отрыв рабочего колеса турбины. В системах с изменяемой геометрией (VNT) могут быть повреждены лопатки, что приведет к выходу из строя системы регулирования (фото 24, 25).

Источник