Техника

Как не загубить турбину и сохранить ее ресурс?

Турбированные двигатели, как дизельные, так и бензиновые, уже давно широко распространены. Однако мало кто из владельцев автомобилей с наддувным мотором задумывается о том, что нужно делать для того, чтобы продлить жизнь турбокомпрессору. Вместе с мастерской PolBel мы поможем разобраться в том, как все-таки не погубить ресурс турбины. Эта статья будет полезна всем автовладельцам: тем, которые еще не столкнулись с ремонтом турбины, а также тем, кому уже пришлось установить на мотор новую турбину. По информации специалистов PolBel, при надлежащем обслуживании двигателя турбокомпрессор может пройти не менее 300 000 км. Итак, на что нужно обращать внимание, чтобы продлить срок службы турбины? 

Прежде всего отметим, что в большинстве своем турбины не являются ненадежными элементами наддувного ДВС. На самом деле, большинство проблем с турбинами являются индикаторами общего плохого состояния силового агрегата, к чему обычно приводит не слишком внимательное и качественное обслуживание. Служить долго и безотказно турбине мешают следующие факторы. 

Загрязнения в моторном масле

Моторное масло не только призвано смазывать и защищать пары трения двигателя от износа. Масло также «моет» компоненты двигателя, охлаждает его узлы и является рабочей жидкостью для некоторых его агрегатов (например, фазовращателей). Масло собирает и аккумулирует в себе следы износа. К сожалению, эти следы износа далеко не всегда задерживаются масляным фильтром и могут циркулировать по системе смазки. В систему смазки входят и подшипники, на которых вращается вал турбины. Этот узел очень восприимчив к любым загрязнениям по ряду причины. Вот самые весомые из них: скорость вращения вала турбины достигает 150 000 и даже 300 000 об/мин, а допустимые зазоры измеряются в микронах. Все пары трения в картридже турбины смазываются гидродинамически. То есть, в те самые микронные зазоры под давлением поступает масло, которое образует масляную пленку – «масляный клин». В парах трения эта пленка исключает контакт и непосредственное трение металлических поверхностей. Если в этот масляный клин попадут загрязнения (даже мельчайший абразив), то на валу неминуемо образуется выработка и задиры. Разрушение масляной пленки и неминуемо связанное с этим сухое трение очень быстро приводят к перегреву пары трения с последующим заклиниванием и даже обламыванием вала турбины. 

Некачественное масло

Масло, предназначенное для турбированного двигателя, обладает улучшенными характеристиками, позволяющими ему выдерживать высокие температурные нагрузки. Температура в горячей части («улитке») турбины достигает 900°С. Этот жар способен моментально вскипятить некачественное масло, которое превратится в сухой или смолянистый нагар, способный нарушить нормальную подачу и слив масла из картриджа. Поэтому масло для турбированного двигателя должно быть качественное, соответствующее заданным допускам. А замену масла следует проводить каждые 10 000 км и не реже этого.

Недостаточная смазка и охлаждение

Данная проблема пересекается с описанной выше. Моторное масло не только смазывает, но и охлаждает пары трения в картридже турбины. Часто причиной недостаточной смазки (низкого объема подачи масла) является неисправность масляного насоса или редукционного клапана масляной системы, а также ухудшившаяся проходимость трубок или каналов подачи и слива масла. Эти каналы могут просто засоряться нагаром (коксом) или деформироваться. Слив (отвод) масла из картриджа может ухудшаться из-за снижения производительности системы вентиляции картера, а подача масла может быть недостаточной из-за общего снижения уровня масла в поддоне. Поэтому, важно не только выбирать надлежащее моторное масло, но и контролировать нормальную работу всех систем двигателя. 

Повреждение лопаток (крыльчатки) турбины

Обе крыльчатки турбины – насосное и турбинное колесо – подвержены повреждениям посторонними предметов. Любой мусор или осколки, попадающей в газы или поступающие вместе с воздухом, неизбежно оставляют следы на лопатках роторов, вращающихся с огромной скоростью.

Мусор – пыль, песок, насекомые – в холодную (насосную) часть турбины может проникнуть как через изношенный или плохо установленный воздушный фильтр, так и попасть сюда из каналов системы рециркуляции газов (EGR). Окалина либо сгустки масла могут повредить кромки крыльчатки.

Турбинному колесу угрожает мусор иного происхождения. Это может быть окалина с внутренней поверхности труб выпускной системы и даже фрагменты разрушающегося катализатора. Отдельно упомянем последствия некачественной установки турбины – а именно установка не на прокладку, а на герметик, затвердевшие лишние частицы которого могут бомбардировать крыльчатку турбины. Самые тяжелые повреждения турбине наносят фрагменты, образующиеся из-за серьезной поломки двигателя: отколовшиеся элементы свеч зажигания или накала, обломанные клапана и прочее.

Крыльчатке турбинного колеса угрожает и повышенная температура проходящих газов. Они могут раскаляться из-за неправильного смесеобразования или засорения катализатора и в результате оплавлять крыльчатку.

Повреждение крыльчатки турбины или компрессора приводит к нарушению ее баланса. Думаю, не нужно объяснять, к чему может привести дисбаланс ротора, вращающегося со скоростью порядка 200 000 об/мин. 

«Передув» турбины

Быстрая и тотальна поломка турбины, связанная с перегревом пар трения и обрывом ее вала, происходит при «передуве» – превышении допустимой скорости вращения турбины. Это происходит в случае заклинивания лопаток «геометрии» турбины, неправильном смесеобразовании, неисправности клапана регулировки давления и ЧИП-тюнинге. 

Если внимательно рассмотреть все причины выхода турбины из строя, то становится ясно, что они в целом не имеют никакого отношения к собственной надежности этого узла. Почти во всех случаях турбина страдает из-за проблем в силовом агрегате или некачественного обслуживания. В связи с этим важно понимать, что установка новой (отремонтированной) турбины взамен вышедшей из строя не устранит возникшие в силовом агрегате проблемы. Да, некоторое время новая турбина будет исправно служить, однако ее срок службы сильно сократят имеющиеся в двигателе неполадки и другие «вредные факторы». 

Как продлить ресурс новой турбины, установленной вместо неисправной?

Установка новой турбины в обязательном порядке требует устранения факторов, приведших к поломке прежней. Как мы уже знаем, во многих случаях турбина выходит из строя далеко не по причине окончания заложенного производителем ресурса.

Перед установкой новой турбины необходимо:

1.       Заменить масло и масляный фильтр. Оба расходника должны быть качественными, масло также должно соответствовать нужному допуску.

2.       Заменить воздушный фильтр. В процессе эксплуатации воздушный фильтр засоряется, что приводит к увеличению предельного сопротивления засасываемого воздуха и возникновению риска проникновения мусора во впускной коллектор. Первый фактор приводит к увеличению нагрузки на вал турбины, второй – грозит повреждениями ее крыльчатки. Рекомендованный срок службы воздушного фильтра не должен превышать 10 000 км.

3.       Очистить масляный поддон. Скопившаяся в нем грязь и отложения растворятся в новом масле, значительно снизив его характеристики.

4.       Очистить или заменить элементы вентиляции картерных газов. В поддоне и клапанной крышке из-за небольшого и неизбежного прорыва газов через компрессионные кольца и клапана существует некоторое избыточное давление газов. Специальная система стравливает давление и удаляет картерные газы (они просто «высасываются» во впускной коллектор). Однако из-за присутствия в картерных газах сажи, нагара и масляной взвеси каналы этой системы со временем забиваются. Удаление картерных газов происходит менее эффективно. Давление в картере и под клапанной крышкой возрастает: газы начинают искать выходы через сальники и каналы слива масла из турбины. Обычно из-за противодавления картерных газов турбина начинает стравливать масло в горячую или холодную часть (или сразу в обе). То есть, даже новая турбина начнет пропускать масло, если канал его слива будет засорен или если там будет существовать повышенное давление газов, мешающих его оттоку.

5.       Очистить или заменить интеркулер. До выхода из строя старая турбина может пропускать масло во впускной коллектор, где оно оседает и скапливается в интеркулере. После установки новая турбина может просто «выдуть» этот запас масла и направить его в камеры сгорания. В этом случае произойдет непоправимое: масло будет сгорать в камерах сгорания, увеличивая его скорость работы до запредельной (при этом система управления двигателем не сможет остановить процесс и заглушить мотор). То есть, двигатель, начавший работать на масле, неожиданно пойдет «в разнос» и просто разрушится (такие случаи известны по некоторым французским дизелям).

6.       Разобраться с катализатором и сажевым фильтром. Засоренный катализатор или сажевый фильтр ухудшает проток выхлопных газов. В результате, при определенных режимах работа двигателя, во впускном коллекторе возникает противодавление, которое критически увеличивает нагрузки на вал турбины и его опорные подшипники. Впоследствии возникает осевой люфт, приводящий к выходу турбины из строя.

7.       Доверить установку турбины профессионалам. Новую турбину можно погубить при первом же запуске мотора из-за некачественного монтажа. Бывают такие вопиющие случаи, как попадание на роторы кусков тряпки, которые временно закупоривали подводные (впускные и выпускные) каналы, забытых гаек, какого-то иного мусора. Также при отсутствии у слесаря, выполняющего монтаж турбины, знаний и опыта, в ход может идти герметик вместо необходимой прокладки. Излишки герметика также элементарно могут повредить крыльчатку.

Крайне важно наполнить маслом магистраль, подающую масло к парам трения в картридже турбины. Это необходимо делать вручную, поэтому без опытного мастера при установке турбины просто не обойтись.

Перед первым стартом мотора с новой турбиной нужно стартером прокрутить  прокрутить коленвал, чтобы масляный насос начал подавать масло в магистраль. Уже затем можно заводить двигатель и прогревать его около 10 минут на холостых оборотах. Если пренебречь этими простыми требованиями, можно столкнуться с кратковременным масляным голоданием в парах трения в картридже турбины. 

Благодарим за помощь в подготовке статьи компанию «PolBel», выполняющую ремонт и полное восстановление турбин.
+375 29 1555-201
+375 29 7333-307
polbel.by