Автотурбина — что это такое, основные неисправности

Как проверить снятую турбину дизельного двигателя

Если турбина уже снята с двигателя, мы не можем тестировать ее на заведенном моторе. Зато осмотр на рабочем столе более наглядный. Механизм можно хорошо отмыть, тогда никакая трещина не укроется. У агрегата имеется два входа и два выхода, на каждом из которых можно обнаружить масло. Вот о чем это говорит:

Следы масла Вероятная причина неисправности
Компрессор — входное отверстие
  1. Износ цилиндро-поршневой группы
  2. Засорение вентиляции картера
Турбина — входное отверстие
Компрессор — выходное отверстие
  1. Турбина изношена
  2. Засорение, деформация трубки слива масла в картер
  3. Засорение вентиляции картера
Турбина — выходное отверстие

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).

Автотурбина — что это такое, основные неисправности

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).

Принцип работы двигателя с турбонаддувом

Работа системы турбонаддува основана на использовании энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему. Нагретый при сжатии воздух охлаждается в интеркулере и поступает в цилиндры двигателя.

Несмотря на то, что турбонаддув не имеет жесткой связи с коленчатым валом двигателя, эффективность работы системы во многом зависит от числа оборотов двигателя. Чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем выше энергия отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, среди которых с одной стороны задержка увеличения мощности двигателя при резком нажатии на педаль газа — турбояма, с другой — резкое увеличение давления наддува после преодоления турбоямы — турбоподхват.

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая.

При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше и устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo и даже четыре турбокомпрессора — quad-turbo.

Комбинированный наддув объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером такой системы является двойной наддув моторов TSI от Volkswagen.

Минусы двигателя с турбонаддувомО плюсах мы поговорили в начале статьи, теперь расскажем про минусы двигателя с турбонаддувом. Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр.

Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя.

Наличие технически сложного турбонаддува двигателя делает мотор автомобиля более сложным, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.

Что влияет на работу турбины

Мы рассмотрели причины и индикаторы, которые помогут разобраться в вероятной поломке. Но чтобы её избежать, следует рассмотреть основные факторы, которые влияют на правильную работу турбины. К ним относятся:

  • Качественное масло. У данного продукта должны отсутствовать диспергирующе-стабилизирующие и солюбилизирующие характеристики. Простыми словами, масло должно быть предназначено именно для вашего двигателя. Для двигателей с турбонаддувом нежелательно использовать масло с присадками;
  • Масляной насос. Если данный агрегат не обеспечивает нужное давление, то это приводит к нестабильному протоку масла между валом и подшипниками. Правильное прохождение смазочного флюида может повлиять и на охлаждение компонентов турбокомпрессора. То есть, масло с температурой уже 85 градусов по Цельсию, способно охладить целый механизм. Потому что температура выхлопных газов очень высокая и может достичь 700-900 градусов и выше.
Популярные статьи  Пропуск зажигания в цилиндре: причины, диагностика, способы устранения неисправности

Преимущества и недостатки турбонаддува на автомобиле

Чтобы отвечать запросам современности, традиционный двигатель внутреннего сгорания должен обладать внушительным набором выдающихся показателей, которые традиционным конструктивным путём достигнуть всё сложнее. Именно поэтому даже в семейных автомобилях всё чаще применяется система принудительного нагнетания, или турбонаддув.

Передовые конструкторские разработки уже направлены не только на совершенствование наддува системы питания двигателя, которая была изобретена более ста лет назад, но и на оснащение аналогичной системой автомобильного выхлопа. Всё это должно вывести характеристики скромных по рабочему объёму моторов на небывалый уровень.

Для того чтобы понять, для чего нужен турбонаддув, а также как он действует, необходимо знать, что для полноценной работы двигателю внутреннего сгорания нужно не только топливо, но и воздух, который обеспечит его горение. Фактически, в камеру сгорания должна поступать топливовоздушная смесь в определённой пропорции. После этого происходит сгорание смеси и по завершении рабочего цикла – удаление выхлопных газов.

Классический турбонагнетатель позволяет добиться увеличения мощности двигателя за счёт создания избыточного давления воздуха в камере сгорания, таким образом повышая воспламеняемость смеси. Турбонаддув фактически создаёт давление, достаточное для того, чтобы сжать воздух и закачать в двигатель большее его количество, чем при атмосферном давлении.

Основной рабочий элемент нагнетателя – лопастная крыльчатка, которая выполняет двойную функцию: засасывает воздух в камеру турбины, а затем, благодаря огромной скорости вращения в 150-200 тысяч оборотов в минуту, создаёт давление, способное уменьшить объём, занимаемый этим воздухом. Как известно из курса физики, в процессе сжатия происходит нагревание воздуха, что можно уже отнести к недостаткам этой системы. Именно необходимость решения данной проблемы вынудила конструкторов прибегнуть к использованию промежуточного охлаждения воздуха, перекачиваемого из турбины в мотор.

Устройство для такого охлаждения получило название «интеркулер» и использует принцип теплообменника, понижающего температуру воздуха с помощью охлаждающей жидкости.

Кардинальных отличий между системами турбонаддува, устанавливаемыми на бензиновых и дизельных двигателях, нет, всё зависит только от степени наддува. Как правило, дизельные моторы оснащаются более производительными конструкциями, а бензиновые – создающими небольшое давление наддува. Это обусловлено тем, что при существенном повышении оборотов, происходящем при наличии турбокомпрессора, бензиновые моторы склонны к возникновению детонации, поэтому их системы не столь эффективны.

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.

Как работает актуатор турбины дизельного двигателя?

На сленге автолюбителей этот узел имеет разные названия — например, вестгейт, вакуумный регулятор. Как и другие механические узлы, актуатор может сломаться, и тогда, чтобы продолжить эксплуатировать турбированный двигатель, его приходится менять. Но замена — это полбеды. Потом вестгейт придется регулировать, и это уже серьезная задача, правильно выполнить которую сможет только опытный водитель.

Регулятор ставят в выпускной коллектор машины. Принцип его действия простой. При увеличении скорости мотор начинает работать на повышенных оборотах. Давление отработанного газа растет. Появляется необходимость провести его мимо колеса турбины. Тогда и начинает действовать вестгейт — его клапан открывается и пропускает газы через себя.

Конструкционные особенности вакуумного регулятора

Наибольшее распространение получили устройства типа Bypass, которые предлагаются в двух вариантах:

  1. Актуатор турбины с замкнутым циклом. Здесь лишнее давление поступает в разогретый сектор устройства посредством байпасного канала. Такая технология снижает инерционные потери, возникающие при увеличении турбинным колесом своих оборотов. Когда образуется избыточное давление, начинает изгибаться диафрагма. В результате усилие возвратной пружины преодолевается, устройство открывается и все «лишнее» поступает в байпасный канал.
  2. Blow-Off. Здесь тоже применяется «принцип насоса». Отличие заключается в том, что выброс излишков осуществляется в атмосферу: при этом процесс сопровождается характерным звуком.

Не работает актуатор турбины: признаки

Симптомов поломки турбокомпрессора несколько, но основной – синий выхлоп. Особенно ярко он выражается во время разгона, но когда работа силового агрегата стабилизируется, выхлоп приобретает обычный цвет. Дым синеет из-за сгорания масла, которое попало в мотор по причине его вытекания из турбокомпрессора.

Популярные статьи  Как проверить качество антифриза по плотности

Из выхлопной трубы может выходить и черный дым, что говорит о сгорании обогащенного топлива из-за утечки воздуха в интеркулере. Также выхлоп может быть черным из-за поломки управляющей системы турбокомпрессора.

Выход дыма белого цвета также говорит о неисправности турбокомпрессора. Выхлоп белеет из-за засора в сливе турбинного маслопровода. Другими явными признаками неисправности актуатора являются потеки масла на турбине и значительное увеличение его расхода. Это свидетельство засора в каналах подачи воздушной массы или маслопровода.

Если автомобиль стал разгоняться медленнее обычного, дело также может быть в турбокомпрессоре. Его неисправность может стать причиной недостаточного поступления воздушной массы в силовой агрегат. Нехватка воздуха приводит к серьезному падению мощности мотора.

Еще один признак поломок в турбине — сильный шум при работе двигателя. Его появление бывает вызвано протеканием воздуха между выходом компрессора и мотором. Вместе с шумом появляется неприятный скрежет при включенном турбокомпрессоре. Скрежет или шум могут быть следствием образования трещин, вмятин или других механических повреждений, которых касаются лопасти агрегата.

Если расход масла значительно увеличился, а выхлоп стал более токсичным, проверьте воздушный фильтр или подключенный к турбине воздушный канал. Может быть, проблема в том, что эти элементы засорились.

Последний признак нерабочего состояния вестгейта – самый распространённый. Это выход масла из компрессора. Причина неоригинальна — это все то же замусоривание кожуха оси турбогенератора. Также выход масла мог быть спровоцирован неисправностью смазочной системы или ее закоксовыванием.

Как проверить актуатор турбины?

Диагностика электронного турбокомпрессора начинается с проверки тестером. Актуатор можно тестировать на автомобиле, а можно предварительно демонтировать.Проверке подлежат:

  • вакуумный клапан;
  • исполнительный механизм;
  • турбинный клапан.

Диагностику нужно периодически проводить, даже если вестгейт не дает повода. Когда происходит незначительная поломка турбины, это ведет к чрезмерному нагреву подшипников и, как следствие, к полной поломке агрегата.

Тестирование можно производить так – запускаем двигатель и газуем на месте. При этом нужно посматривать на шток вестгейта — в какой-то момент он начнет двигаться. Запомните, на каких оборотах мотора турбокомпрессор начал срабатывать — это будет ориентиром для проверки его исправности. Более точные показания можно получить на стенде.

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.

Признаки неисправности турбины дизельного двигателя

Он инерционен и медленно отдает тепло.

Камин с закрытой топкой. В режиме горения, суммарная площадь приточных щелей, устроенных под его дверцей, вполне достаточна для обеспечения тяги и поддержания горения. Когда же камин погашен, через приточные отверстия дымоход прогреться не в состоянии (поскольку площадь приточных отверстий слишком мала по сравнению с площадью поперечного сечения дымохода), холодный воздух начинает опускаться по дымоходу, что приводит к опрокидыванию тяги.

Лестница в доме. Опрокидывание тяги может происходить из-за интенсивных воздушных потоков на лестничном марше, который соединяет комнату, в которой стоит камин или газовая колонка, с более высокой частью здания. Для предотвращения обратной тяги и дымления камина, необходимо исключить сквозняки на лестнице или не открывать окна на лестничных площадках, расположенных намного выше уровня топки.

Автотурбина — что это такое, основные неисправности
Герметичность помещений. Чем выше температура дымовых газов, тем больше тяга и соответственно больше потребление воздуха для горения. Если камин или газовая колонка не учтена в балансе воздухообмена, в доме образовывается недостаток кислорода. Работающий камин или газовая колонка высасывает из помещения воздух, создавая критическое разрежение. Периодически происходит прорыв воздуха в помещение через дымоход камина и он начинает дымить. А газовая колонка гаснет при таких условиях.

В создание разрежения воздуха свою значительную лепту вносят герметичные окна, лишая помещение притока воздуха. Постоянно выходящий через вентканалы воздух и сжигаемый в топке кислород, должны возмещаться в непрерывном режиме. При отсутствии специальной приточной вентиляция, через канал естественной вентиляции, если он расположен рядом с дымоходом, вместе с воздухом в помещение могут попасть и дымовые газы. Воздух, необходимый для процесса сгорания, должен втягиваться снаружи, но никак не через вентиляционный канал.

Компенсировать сжигаемый объём кислорода может дополнительная установка приточной оконной вентиляции.
Популярные статьи  Chery Amulet проблема с включением передач

Атмосферные явления. Погодные условия, ухудшающие тягу в каминной конструкции: Пониженное атмосферное давление, высокая влажность, дождь, сильный ветер, ветер с сильными порывами. Плохая растопка во время зимних холодов, из-за низкой температуры стенок дымохода, или недостатка притока внешнего воздуха в помещение. Плохая растопка камина в переходный сезон, в сырую безветренную погоду и после длительного перерыва — в дымоходе накапливается влажный и холодный воздух.

Погодные условия, улучшающие тягу в камине: При хорошей ясной погоде или в морозный день дополнительная тяга создаётся за счёт вертикальных восходящих потоков снаружи здания. Чем прохладнее снаружи и теплее в помещении, тем сильнее тяга в дымовой трубе.

Обратная тяга нередко возникает и в ситуации, когда камин или колонка не топится. Летом обратная тяга в дымоходе может появиться из-за того, что температура в помещении меньше, чем снаружи дома. Зимой из неработающего камина дует холодный воздух или появляется неприятный запах гари, из-за сильного разрежения воздуха (дымоход начинает работать на приток воздуха в помещение, как труба приточной вентиляции). Одна из причин этого явления герметичность оконных комплектов. Рассмотрим ситуацию, когда окна пластиковые или деревянные из стеклопакетом, двери герметичны и существуют несколько вентканалов (их, как правило, всегда больше одного). Воздух, постоянно выходящий через вентканалы на улицу, должен пополняться в помещении в непрерывном режиме. Нередко дымоход оказывается слабее вентканалов, работающих на вытяжку. Потому что, по сравнению с дымоходом, вентканал обычно имеет меньшее сечение и быстрее прогревается теплым воздухом. Воздушный поток в нем движется с большей скоростью, а через герметичные окна, естественный приток воздуха отсутствует, поэтому именно за счет дымохода и происходит пополнение удаляемого воздуха. Это и обусловливает возникновение обратной тяги. По таким же причинам бывает обратная тяга в одном из вентканалов в жилище, ведь вентиляционный канал — тот же дымоход, только вместо дыма по нему за счет тяги выводится воздух. Нарушение воздухообмена в доме «лечится» правильной организацией приточной вентиляции.

Итак, главным условием, для работы в нормальном режиме каминов, газовых колонок и других топок, исключающим образование обратной тяги, является обустройство полноценного притока воздуха в помещение.

Признаки и неисправности турбокомпрессора

  1. Синий выхлопной дым – признак сгорания масла в цилиндрах мотора, попавшего туда из турбокомпрессора или же двигателя. Чёрный — значит, есть утечка воздуха, а выхлопной газ белого цвета указывает на засорение сливного маслоотвода турбонагнетателя.
  2. Причиной свиста является утечка воздуха на стыке выхода компрессора и мотора, а скрежет указывает на трущиеся элементы всей системы турбонаддува.
  3. Стоит также проверить все элементы турбины на двигателе, если она отключается или вовсе перестала работать.

В основе всех неисправностей турбокомпрессора – три причины

Нехватка и слабое давление масла

Возникает из-за протечки или пережима масляных шлангов, а также вследствие их неправильной установки к турбине. Приводит к повышенному износу колец, шейки вала, недостаточной смазке и перегреву радиальных подшипников турбины. Их придется менять.

Загрязнение масла

Случается из-за несвоевременной замены старого масла или фильтра, попадания воды или топлива в смазку, использования некачественного масла. Приводит к износу подшипника, закупорке маслоподводных каналов, повреждению оси. Неисправные детали стоит заменить новыми. Густое масло тоже вредит подшипникам, так как дает осадок и снижает герметичность турбины.

Попадание постороннего предмета внутрь турбокомпрессора

Приводит к повреждению лопаток компрессорного колеса (следовательно, падает давление воздуха); лопаток турбинного колеса; ротора. Со стороны компрессора нужно заменить фильтр и проверить впускной тракт на герметичность. Со стороны турбины стоит заменить вал и проверить впускной коллектор.

Что проверить в первую очередь

Обычно сразу падает тяга, снижается мощность движка. А при разгоне из глушителя идёт дым нехарактерного цвета. Он бывает чёрным, синим, белым. Часто увеличивается расход горючего, иногда — масла. ДВС при работе свистит, скрипит или шумит ещё каким-нибудь неестественным способом. Всё это признаки умирающей турбины, а причин то всего три.

Все дело в давлении

Питающие шланги пережимаются или обрываются. В результате начинается утечка, давление падает. То же самое происходит из-за неправильного подключения трубок системы к турбине.

Если усиленный силовой агрегат поработает больше пяти минут без смазки, это нанесёт ему непоправимый вред. Износ маслосъёмных колец и колпачков, задиры цилиндров, разрушение гильз — малое, что ожидается.

Загрязнение масла

Такое происходит из-за несвоевременного обновления автола или фильтра. Это же случается, если внутрь картера попадает вода, солярка. Нельзя заправлять автомобиль с форсированным двигателем составами низкого качества, так как примеси разрушают радиальные подшипники турбонаддува.

Одновременно с этим, лубрикант не должен чрезмерно густеть. Иначе он повредит, так как даст большой осадок, а это снизит герметичность турбины в целом.

Автотурбина — что это такое, основные неисправности
Воздушный турбокомпрессор в разрезе

Попадание постороннего предмета

Если внутрь турбины залетит какой-нибудь твёрдый предмет, то он легко поломает компрессорное кольцо. Мгновенное падение давления со всеми вытекающими последствиями неминуемо. Также в зоне риска — ротор, колесо, лопатки. Обычно при попадании посторонней вещи заменяют фильтр, проверяют герметичность впускного тракта, ставят новый вал.

Также механизм изнашивается со временем. 100-150 тыс. километров пробега — обычный его ресурс. После этого деталь нуждается в замене, ведь появляются трещины, накапливаются отложения.

Популярные марки:

Kia Sportage

https://youtube.com/watch?v=qaFCWgXv7xo

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: