Если турбина свистит: Самые распространенные неисправности автомобильных турбин.
Начало 21 века можно смело назвать эрой турбокомпрессоров в автопромышленности. В настоящий момент большинство современных двигателей стали оснащаться турбинами, когда как еще 10-15 лет назад, турбомоторы были большой редкостью.
Почему же автопроизводители сделали турбокомпрессоры популярными в автопромышленности? Какие преимущества дает турбина современным силовым агрегатам? Надежны ли современные турбированные двигатели?
Но главный вопрос, который интересует многих, связан с их ремонтом и восстановлением. И так давайте ответим на все вопросы, которые интересуют автолюбителей, а также узнаем о функции современных турбокомпрессоров, о самых частых причинах неисправности и их ремонте.
Как гласит американская поговорка «Ничто не заменит рабочий объем». Речь идет о двигателе внутреннего сгорания. С самого начала истории автопромышленности стало ясно, что для того чтобы увеличить мощность автомобиля, нужно увеличить объем силового агрегата. Долгое время инженеры и конструкторы не могли придумать, как уменьшить объем моторов, не снижая мощность. Ведь законы физики невозможно изменить.
Но с появлением турбокомпрессоров стало ясно, что законы физики не являются преградой для постепенного увеличения мощности при уменьшении рабочего объема силовых агрегатов. В итоге, начиная с 2000-х годов, в автопромышленности стали набирать популярность турбины, которые позволили существенно увеличить экономичность транспортных средств, добиться увеличения мощности, а также уменьшить объем моторов.
Сегодня современные технологии позволяют автопроизводителям с 1,6 литрового четырехцилиндрового мотора выдавать до 270 л.с. (например Peugeot RCZ-R).
В итоге турбокомпрессоры позволили многим производителям автомобилей использовать вместо восьмицилиндровых моторов, шестицилиндровые силовые агрегаты без потери мощности. А в некоторых случаях многие шестицилиндровые двигатели стали даже мощнее своих восьмицилиндровых атмосферных аналогов.
Также в настоящий момент наблюдается тенденция по уменьшению количества цилиндров шестицилиндровых моторов. На рынке уже не мало машин, у которых вместо шестицилиндровых двигателей появились 4-х цилиндровые, с той же мощностью, но гораздо экономичней. В том числе недавно стали появляться и трехцилиндровые моторы, которые пришли на замену четырехцилиндровым.
Функция турбокомпрессора
Турбокомпрессоры, также имеют другое название — турбины. Как правило, большинство автомобильных турбин используют энергию выхлопных газов в двигателе. То есть турбина раскручивается за счет давления выхлопных газов. За счет этого турбина нагнетает в двигатель дополнительную порцию кислорода, благодаря чему и повышается производительность автомобиля. Вот почему говорят — «двигатель с турбонаддувом».
По сути, конструкция турбокомпрессора состоит из двух отдельных турбин (улитки в отдельных корпусах). Одна часть турбины содержит колесо турбины (крыльчатка). Внутри второй части турбины (витка улитки) находится колесо компрессора (крыльчатка). Обе части улиток соединены друг с другом единым валом турбокомпрессора. Турбинное колесо находится в выхлопной системе двигателя — на выпускном коллекторе.
Давление горячих отходящих газов из выхлопной системы приводит турбину в движение (начинает вращаться колесо турбины) в очень быстрое движение. Например, турбина может раскручиваться до 300 000 оборотов в минуту.
Так как обе части улиток турбокомпрессора соединены единым валом, от вращения колеса турбины начинает с той же скоростью вращаться колесо компрессора турбины, которое соединено с впускной системой двигателя.
При вращении колеса компрессора турбина засасывает дополнительный свежий воздух, который затем сжимается в корпусе компрессора и поступает под давлением в цилиндры двигателя.
При сжатии воздуха происходит нагрев турбины.
Для того чтобы избежать перегрева инженеры придумали систему охлаждения турбокомпрессора, которая позволяет отводить часть тепла, генерируемого в процессе сжатия воздуха.
В итоге, понижая температуру воздуха проходящего через турбины, система позволяет охладить непосредственно наддуваемый воздух, поступаемый в камеру сгорания двигателя. Это повышает эффективность и производительность силового агрегата.
Контроль давления наддува
Для того чтобы давление наддува воздуха в турбине не достигло критического уровня при увеличении скорости автомобиля (чем быстрее движется машина, тем больше выхлопных газов в двигателе и соответственно быстрее крутится турбина) турбокомпрессор постоянно находится под контролем вакуумной системы, которая регулирует его оптимальную работу.
В противном случае турбину и компоненты двигателя ждет перегрузка.
Обычно регулирование работы турбины происходит с помощью перепускного клапана, который установлен со стороны, где в турбокомпрессор поступают выхлопные газы.
Как вы уже поняли, клапан регулирует количество, поступаемых в турбину, выхлопных газов.
Соответственно, если турбина будет крутиться слишком быстро, то клапан уменьшит поступление выхлопных газов на колесо турбины, за счет стравливания лишнего давления выхлопных газов поступающих в турбину. Так как колесо турбины связано с колесом компрессора турбины единым валом, скорость вращения турбокомпрессора уменьшится. В результате уменьшится наддув воздуха.
Когда и как открыть клапан управляется с помощью вакуумного устройства. Это устройство состоит мембраны и пружины.
| Чем больше давление наддува воздуха, тем больше мощность |
|---|
Многие тюнеры турбированных автомобилей часто стремятся к увеличению максимального наддува для достижения увеличения производительности силового агрегата. Для того чтобы достичь этого устанавливается перепускной клапан, который открывается только при очень высоком давлении. До 90-х годов тюнеры использовали паровые клапаны, которые позволяли увеличить преднагрузку. Этот вид клапанов относится к механическим компонентам. В современных автомобилях пропускная способность выхлопных газов регулируется электромагнитными клапанами. В итоге, чтобы настроить работу перепускного клапана достаточно сделать электронный чип-тюнинг. Также в настоящий момент стало популярно для тюнинга мощности двигателя, помимо чип-тюнинга, использовать модифицированные электромагнитные клапана, которые работают при полной мощности турбины, заданное короткое время. То есть, для защиты турбины от перегрева и износа двигателя, максимальная мощность работы турбины происходит строго заданное время, без ущерба компонентам турбокомпрессора и камере сгорания. |
Турбины с изменяемой геометрией (ТИГ)
Также существуют турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Чаще всего такие турбины можно встретить на дизельных двигателях. Турбина с изменяемой геометрией оснащена вместо перепускного клапана, специальными направляющими лопатками, которые контролируют поток выхлопных газов поступающих в турбокомпрессор.
Обычно такие турбины обозначаются аббревиатурой «VIG» (рус.:ТИГ — Турбина с изменяемой геометрией).
Направляющие лопатки управляются точно также как и обычные перепускные клапана турбин, с помощью вакуумной системы.
Когда лопатки турбины дизельного мотора закрыты, поток выхлопных газов проходит мимо турбокомпрессора. Соответственно турбина не работает.
Например, при низком или среднем диапазоне работы двигателя, лопатки турбины открыты на минимальный уровень, так как на низких оборотах мотора, как правило, не требуется мощности. Но, как только водитель утопит педаль в пол, лопатки открывают свободный доступ выхлопным газам в турбину, и в двигатель начинает поступать кислород под давлением, что мгновенно отражается на увеличении мощности.
К сожалению, система «VIG» чувствительна к высоким температурам. Поэтому, как правило, турбины с изменяемой геометрией используются преимущественно на дизельных моторах, где температура выхлопных газов значительно ниже.
И только компания Porsche использует турбины «VIG» на бензиновых моторах (модели: 911 Turbo и 718 Boxster / Cayman S).
Для этого инженеры компании Porsche устанавливают турбокомпрессоры, компоненты которой сделаны из дорогих высокопрочных материалов, которые устойчивы к экстремальным температурам. Но в случае большой серии выпуска установка подобных турбин экономически не целесообразна. Вот почему, как правило, такие турбины либо устанавливаются только на дизельные силовые агрегаты, либо на бензиновые автомобили ограниченной серии, которые стоят больших денег.
Самые частые причины поломки турбины
Самой частой причиной выхода из строя турбины является повреждение внутренних компонентов турбокомпрессора из-за недостаточной их смазки маслом или полным его отсутствием.
Как мы уже сказали, большинство автомобильных турбин оснащены рабочим валом, которые при вращении испытывает немаленькие неравномерные нагрузки из-за постоянного изменения давления выхлопных газов. Опорная поверхность вала, который соединяет колесо турбины с колесом компрессора, смазываются маслом для уменьшения трения вращающихся компонентов турбины. Благодаря масленой смазке, компоненты турбины имеют долгий срок службы.
Если подача масла в турбокомпрессор ухудшается, на несущей поверхности вала турбины образуются канавки (выработка). В результате вал турбокомпрессора может сломаться.
По каким же причинам турбина может недостаточно смазываться?
Чаще всего нехватка смазки в турбокомпрессоре связана с плохим качеством топлива, засорением масленой системы автомобиля, из-за наличия в масле топлива, из-за забитого масленого фильтра или же из-за забитых масленых каналов в двигателе.
Также быстрый выход из строя турбины может быть связан с «горячей парковкой» автомобиля.
Например, если владелец машины после продолжительной езды на полном газе, припарковавшись, сразу заглушит двигатель, то существует риск быстрого износа компонентов турбокомпрессора.
Дело в том, при длительной работе двигателя на больших оборотах турбина может стать очень горячей (до 1000 С° по Цельсию). И если, припарковав машину, заглушить двигатель, то подача охлаждающей жидкости и масла в двигателе резко прерывается. В итоге прекращается охлаждение двигателя и соответственно турбокомпрессора.
В этом случае тепло, скопившиеся в турбине, может сжечь остатки масла, которое закупорит масленые каналы, что приведет к тому, что подача масла для смазки турбины в будущем будет недостаточной. В итоге, как мы указали выше, турбина начнет испытывать нехватку масла. В результате в короткий срок в турбокомпрессоре ускорится выработка (износ) его внутренних компонентов.
Другим важным фактором износа турбины является образование углерода в масле двигателя в процессе эксплуатации машины. Углерод, как правило, может собираться в турбине в виде отложений. Это со временем приводит к тепловым проблемам, к дисбалансу работы турбины и т.п.
Именно поэтому любая автомобильная турбина нуждается в регулярном обслуживании. Например, в очистке. Для этого необходимо использовать специальный очиститель-спрей, который продается в автомагазинах.
Большинство турбин можно очистить без их демонтажа с машины. В том числе очиститель турбины также помогает удалять не только отложения углерода, но и ряд других веществ, которые могут образовываться на внутренних компонентах турбокомпрессора.
Повреждение турбины из-за грязного сажевого фильтра
Так как турбина в автомобиле работает за счет выхлопных газов, то конечно частой причиной ее выхода из строя становятся проблемы в системе выпуска выхлопных газов.
Особенно уязвимыми являются дизельные двигатели, которые оснащены сажевым фильтром. Например, если забит сажевый фильтр, то это может увеличить давление выхлопных газов поступающих в турбину. В результате вал турбокомпрессора получает сверхнагрузку, что в итоге может привести к свисту турбокомпрессора. Этот необычный звук, как правило, говорит о том, что вал турбины поврежден.
Правда свист в некоторых турбинах также может возникнуть на ранних этапах нехватки масла в турбине.
Но в любом случае, если в вашей машине вы начали слышать свист турбины, необходимо, как можно скорее, провести ее диагностику, для того чтобы вовремя предотвратить более серьёзные повреждения.
Насколько быстро забивается сажевый фильтр?
Все конечно зависит от стиля вашей езды, условий эксплуатации автомобиля и от качества дизельного топлива. Например, если вы используете дизельный автомобиль преимущественно в городе, то сажевый фильтр может быстро выйти из строя из-за недостаточной температуры выхлопных газов.
Также не рекомендуется эксплуатировать дизельные автомобили в тихом режиме. Поэтому время от времени владельцы дизельных машин должны использовать машину на больших оборотах, чтобы прожечь выхлопную систему для удаления образовавшейся сажи.
Еще один опасный для турбины фактор, это любая неисправность системы выпуска отработавших газов, которая уменьшает поток выхлопных газов, поступающих в турбокомпрессор. Например, при повреждении выхлопных труб или износа прокладок выхлопной системы турбина начнет работать не эффективно, что в короткий срок может привести к выходу ее из строя. Поэтому любые неисправности выхлопной системы в автомобилях с турбированными моторами должны быть устранены в короткий срок.
Повреждения турбин, вызванные инородными телами
Другой известной причиной повреждения турбокомпрессоров является попадание в них инородных тел через воздухозаборник автомобиля. Из-за огромной скорости вращения элементов турбины даже мельчайшие частицы могут причинить ее внутренним компонентам значительный ущерб.
Для автомобилей с большим пробегом колеса компрессора турбины (крыльчатки) изнашиваются равномерно. В результате со временем мощность автомобиля снижается по мере износа колес турбины. Это происходит в связи с тем, что в двигатель начинает поступать, по мере старения компонентов турбины, гораздо меньше кислорода. Но подобное равномерное старение турбокомпрессора, идеальное стечение обстоятельств.
Чаще всего турбина выходит из строя неожиданно и не по причине окончания срока службы внутренних компонентов. Например, из-за сломанных лопастей колес турбины. В результате поломки хотя бы одной лопасти на колесе турбины происходит потеря баланса вращения. В итоге вал и его подшипники могут получить серьезное повреждение.
На заключительном этапе износа турбокомпрессора, старые вращающиеся колеса начинают шлифовать корпус турбины. В результате турбокомпрессор начинает уничтожать сам себя.
Легко ли диагностировать повреждение лопастей турбины?
В случае если вы подозреваете износ компонентов турбины, для начала вы должны провести диагностику колес турбокомпрессора. Например, визуально осмотреть состояние колеса компрессора турбины вы можете достаточно легко. Для этого вам необходимо отсоединить от турбины модуль подачи воздуха. В результате вы сможете внимательно рассмотреть износ лопастей компрессора.
Но для того чтобы сделать диагностику колеса турбины со стороны выпускной системы двигателя. Для этого вам придется полностью снимать турбокомпрессор с двигателя и полностью его разобрать.
Правда чаще всего повреждается колесо компрессора, куда поступает воздух с улицы. Повреждение колеса со стороны выхлопной системы может произойти только при попадании в турбину посторонних предметов из двигателя.
Например, в случае обрыва ремня ГРМ (в случае, когда клапана двигателя встретились с поршнями) в результате чего двигатель вышел из строя. В этом случае после некачественной очистки двигателя от стружки и других компонентов разрушения, запуск мотора может привести к повреждению турбины.
| Признаки неисправностей турбокомпрессора | ||
|---|---|---|
| Симптом: | Проявления: | Что необходимо сделать: |
| Свист турбонагнетателя | При увеличении скорости слышен свист турбины. Возможно, поврежден вал турбины. Свист вызван из-за металлического трения. | Замена турбокомпрессора / Ремонт |
| Синий дым | Утечка масла в турбокомпрессоре. Возможно на валу есть сколы (износ). Масло попадает в выхлопную систему.
| Замена турбокомпрессора / Ремонт |
| Увеличился расход топлива | Повреждение подшипников турбокомпрессора. Линия подачи масла в турбину неисправна или забита. | Проверьте маслопроводы турбокомпрессора и при необходимости замените их |
| Черный дым | Возможно, турбине не хватает воздуха для подачи в двигатель. В результате в камере сгорания неправильная смесь топлива и кислорода. В итоге в процессе сгорания топлива образовывается черный дым. Скорее всего, в автомобиле есть утечка, поступаемого в двигатель, воздуха. | Проверьте шланги и соединение системы всасывания воздуха. Также проверьте линию подачи сжатого воздуха на герметичность и при необходимости замените поврежденный компонент. |
| Потеря мощности I | Недостаток постоянной мощности. Компрессор может быть поврежден. Например, из-за сломанных лопастей колес, турбина больше не может подавать достаточное количество воздуха в цилиндры. | Необходимы новые колеса компрессора колеса. Также необходимо защитить систему подачи воздуха в турбину от попадания инородных вещей. |
| Потери мощности II | Блок VTG загрязнен. В итоге работа лопаток турбины с изменяемой геометрией не эффективна. Например, из-за загрязнения лопаток может не хватать давления выхлопных газов. | Разобрать турбину и очистить лопатки, от образования сажи. |
| Чрезмерное давление наддува | Неисправен клапан регулирования давления наддува. Неисправность вакуумного блока регулировки работы клапана. | Замена вакуумного блока, очистка или замена клапана выхлопных газов |
| Шум от турбокомпрессора | Обратное давление в выхлопной системе слишком высокое. Повреждение колеса компрессора или колеса турбины. Утечка выхлопных газов. | Проверьте выхлопную систему на наличие повреждений. Проверьте компрессор турбины на повреждения. Устраните неисправность с помощью ремонта турбокомпрессора. |
В большинстве случаев автомобильные турбины подлежат ремонту
Если вы столкнулись с потерей мощности, свистящими шумами турбины, ростом потребления топлива или дымом, то, как правило, если ваша машина оснащена турбиной, скорее всего, существует проблема. Турбина неисправна. В этом случае автомобиль нужно как можно скорее отвезти на диагностику в специализированную мастерскую.
Помните, что ни в коем случае не стоит затягивать поездку в автосервис для диагностики турбины. В противном случае вы рискуете потерять в будущем большие деньги, поскольку турбокомпрессор может не подлежать после поломки восстановительному ремонту. В итоге вам придется покупать новую турбину, которая стоит огромных денег.
Кроме того, каждый владелец турбированной машины должен знать, что сломанные части турбины могут также привести к повреждению самого двигателя. В том числе при выходе турбины из строя также может пострадать еще один дорогостоящий компонент автомобиля — катализатор.
К счастью многие проблемы, связанные с работой турбины, могут быть устранены обычным ремонтом. Однако не все автомастерские осмелятся проводить подобные работы. Во многих сервисах в случае даже небольших проблем с турбиной часто советуют купить новую.
Тем не менее, помните, что большинство видов ремонтов турбокомпрессоров значительно продлевают ее срок службы. Поэтому поломка турбины не всегда означает, что пришло время покупать новый турбокомпрессор.
Но не всегда ремонт турбины оправдан. Все зависит от типа и вида неисправности. Например, часто в турбокомпрессорах выходят из строя несколько важных компонентов, в результате чего ремонт (переборка) турбины будет не целесообразен, поскольку дешевле будет приобрести новый турбокомпрессор.
Пример повреждения втулок из-за износа
Можно ли купить б/у турбину с гарантией
На Российском рынке также доступны для приобретения восстановленные подержанные турбокомпрессоры. В отличие от новых, их стоимость значительно дешевле. Причем большинство подобных перебранных б/у турбин продаются с гарантией. Правда гарантия дается на небольшой срок. Тем не менее, для владельцев турбированных автомобилей это хороший способ сэкономить на покупке турбины.
Обычно процесс покупки подержанной восстановленной турбины заключается в простом обмене с доплатой. Обычно вы отдаете свою сломанную турбину, доплачивая за восстановленную, определенную сумму. В итоге, заплатив гораздо меньше денег за турбину, вы получаете хоть и не новый, но вполне рабочий турбокомпрессор.
