Неисправности турбин: Эксплуатация, неисправности, восстановление и ремонт

Если турбина на машине издает свист: Самые распространенные неисправности автомобильных турбин.

Начало 21 века можно смело назвать эрой турбокомпрессоров в автопромышленности. В настоящий момент большинство современных двигателей в машинах стали оснащаться турбинами, когда каких-то еще 10 - 15 лет назад турбомоторы были очень большой редкостью.

 

Смотрите также: Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

 

Почему же автопроизводители сделали турбокомпрессоры популярными в автопромышленности? Какие преимущества дает турбина современным силовым агрегатам? Надежны ли современные турбированные двигатели?

 

А главный вопрос который интересует многих автомобилистов связан сегодня с их ремонтом и восстановлением. И так, давайте рассмотрим и ответим на все эти вопросы, которые интересуют многих наших автомобилистов, а заодно узнаем о функции современных турбокомпрессоров и о самых частых причинах неисправности, ну и естественно о их ремонте. 

Как гласит американская поговорка- "Ничто не заменит рабочий объем". Речь идет непосредственно о двигателе внутреннего сгорания. С самого начала зарождения автопромышленности стало ясно, что для того чтобы увеличить мощность автомобиля нужно увеличить объем самого силового агрегата. Долгое время инженеры и конструкторы не могли ни как придумать, как можно уменьшить объем мотора не снижая его мощности. Ведь законы физики как мы с вами знаем, невозможно изменить.

 

Но с появлением турбокомпрессоров стало понятно, что эти законы физики не являются преградой для постепенного увеличения мощности при уменьшении рабочего объема силовых агрегатов. В итоге случилось, начиная с 2000-х годов в автопромышленности стали набирать популярность турбины, которые позволили существенно увеличить экономичность автотранспортных средств и добиться увеличения мощности моторов, а заодно и уменьшить их объем. 

 

Сегодня современные технологии позволяют автопроизводителям с 1,6-литрового четырехцилиндрового мотора выжимать до 270 л.с. (например, Peugeot RCZ-R). 

В итоге турбокомпрессоры позволили многим автопроизводителям использовать в машинах вместо восьмицилиндровых моторов шестицилиндровые силовые агрегаты и все без какой-либо потери мощности. А в некоторых случаях многие такие шестицилиндровые двигатели стали даже более мощнее своих восьмицилиндровых атмосферных аналогов.

 

Также в настоящий момент наблюдается тенденция по уменьшению количества цилиндров в шестицилиндровых моторах. На рынке можно сегодня увидеть не мало машин у которых вместо шестицилиндровых двигателей стоят 4-х цилиндровые агрегаты с той же мощностью, но уже гораздо экономичней. В том числе, недавно на авторынке стали появляться машины и с трехцилиндровыми моторами, которые пришли на замену тем же четырехцилиндровым агрегатам.

 

Функция турбокомпрессора

Турбокомпрессоры имеют также и другое название - как турбины. Большинство автомобильных турбин, как правило, используют энергию выхлопных газов  двигателя. То есть такая турбина раскручивается за счет определенного давления выхлопных газов. За счет этого эта турбина нагнетает в двигатель дополнительную порцию кислорода и благодаря чему повышается производительность автомобиля. Вот почему автомобилисты говорят так - "двигатель с турбонаддувом". 

 

По сути сама конструкция турбокомпрессора состоит из двух отдельных турбин (улитки в отдельных корпусах). Одна часть турбины содержит в себе колесо турбины (крыльчатку). Внутри второй части турбины (витка улитки) находится непосредственно колесо компрессора (крыльчатка). Обе части улиток соединены друг с другом единым валом турбокомпрессора. Само турбинное колесо находится в выхлопной системе двигателя - т.е. на выпускном коллекторе. 

 

Давление горячих отходящих газов из выхлопной системы приводит турбину в  очень быстрое движение (начинает вращаться колесо турбины). Например, турбина может раскручиваться до 300 тысяч оборотов в минуту. 

Так как обе части улиток турбокомпрессора соединены единым валом, то от вращения колеса турбины с той же скоростью начинает вращаться и колесо компрессора турбины, которое соединено с впускной системой двигателя.

 

При вращении этого колеса компрессора турбина засасывает дополнительный свежий воздух который затем сжимается в корпусе компрессора и далее поступает под давлением в цилиндры двигателя.

 

При сжатии воздуха происходит нагрев турбины.

 

Чтобы избежать перегрева турбины 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, который поступает в камеру сгорания двигателя. Это повышает эффективность и производительность силового агрегата. 

 

Контроль давления наддува

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 как-раз и регулирует его оптимальную работу. 

 

В противном случае турбину и компоненты в двигателе ждет перегрузка.

 

Обычно само регулирование работы турбины происходит с помощью перепускного клапана, который установлен в ней со стороны, т.е. в том месте, где в турбокомпрессор поступают выхлопные газы.

 

Как вы уже поняли, клапан регулирует количество поступаемых в турбину выхлопных газов.

 

Соответственно получается, если турбина будет крутиться слишком быстро, то этот клапан уменьшит поступление выхлопных газов на колесо турбины, и это за счет стравливания лишнего давления выхлопных газов поступающих в турбину. Так как колесо турбины связано с колесом компрессора турбины единым валом, то скорость вращения турбокомпрессора уменьшится. В результате чего уменьшится и наддув воздуха. 

 

Когда и как открывается клапан который управляется с помощью вакуумного устройства. Это устройство состоит из мембраны и пружины. 

 

 

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.

 

Самые частые причины поломки турбины

Самой частой причиной выхода из строя турбины является повреждение внутренних компонентов турбокомпрессора из-за недостаточной их смазки или с полным ее отсутствием. 

 

Как мы уже выше сказали, большинство автомобильных турбин оснащены рабочим валом, который при вращении испытывает немаленькие неравномерные нагрузки из-за постоянного изменения давления выхлопных газов. Опорная поверхность этого вала, что 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, то на несущей поверхности вала турбины начинают образовываться канавки (т.е. появляется выработка). В результате чего вал турбокомпрессора может сломаться. 

 

По каким же причинам турбина может недостаточно смазываться?

Чаще всего нехватка смазки в турбокомпрессоре связана: с плохим качеством топлива, с засорением масленой системы автомобиля, из-за наличия в масле топлива, а также из-за забитого масленого фильтра или же из-за забитых масленых каналов в двигателе. 

 

Также такой быстрый выход из строя турбины может быть связан с "горячей парковкой" автомобиля.

Например, если владелец автомашины после продолжительной езды на полном газе начинает припарковываться и сразу тут-же глушит двигатель, то существует определенный риск быстрого износа компонентов турбокомпрессора.

 

Дело в следующем, при длительной работе двигателя на больших оборотах турбина может стать очень горячей (нагревается до 1000 С° по Цельсию). И если после парковки машины сразу заглушить двигатель, то подача охлаждающей жидкости и масла в двигателе резко прерывается. В итоге этого прекращается охлаждение двигателя и соответственно самого турбокомпрессора.

 

В этом случае скопившиеся в турбине тепло может сжечь остатки масла, которое в свою очередь закупорит масленые каналы, а это приведет к тому, что подача масла для смазки турбины в будущем будет недостаточной. В конечном итоге, как мы уже сказали, турбина начнет испытывать нехватку масла и в результате этого в турбокомпрессоре в самый короткий срок 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 и к дисбалансу работы турбины, ну и к т.п. проблемам.

 

Именно по этой причине любая автомобильная турбина нуждается в регулярном обслуживании. Например, в той же очистке. Для этого необходимо использовать специальный очиститель-спрей, который продается сегодня в любых автомагазинах.

 

Большинство турбин можно очистить и без их демонтажа с машины. В том числе данный очиститель турбины также помогает удалять не только отложения углерода, но и ряд других ненужных 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 же очень частой причиной ее выхода из строя становятся проблемы в системе выпуска выхлопных газов.

 

Особенно уязвимыми являются дизельные агрегаты, 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 неприятному свисту турбокомпрессора. Этот необычный звук, как правило говорит о том, что вал турбины поврежден.

 

Правда такой свист в некоторых турбинах также может возникнуть и на ранних этапах нехватки масла в турбине. 

Но в любом случае помните, если вы в своей машине начали слышать свист турбины, то вам необходимо как можно скорее провести ее диагностику, чтобы вовремя предотвратить более серьёзные повреждения. 

 

Насколько быстро забивается сажевый фильтр?

Все безусловно зависит от стиля езды, от 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 надо помнить и знать, что время от времени их владельцы должны использовать машину на больших оборотах, чтобы прожечь выхлопную систему для удаления образовавшейся в ней сажи. 

 

Смотрите также: Все что нужно знать при использовании AdBlue в машине

 

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 при износе 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 устраняться 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 внутренним ее компонентам значительный ущерб. 

 

Для автомобилей с большим пробегом внутренние колеса компрессора турбины (крыльчатки) изнашиваются равномерно. В результате этого со временем мощность автомобиля снижается по мере износа этих колес турбины. Это происходит из-за того, что в двигатель по мере старения компонентов турбины начинает поступать гораздо меньше кислорода. Но подобное равномерное старение турбокомпрессора является идеальным стечением обстоятельств.

 

Чаще всего турбина выходит из строя неожиданно и не по причине окончания срока службы внутренних компонентов. Например, из-за тех же сломанных лопастей колес турбины. В результате такой 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 том случае, если вы заподозрили износ компонентов турбины, то вначале вы должны провести диагностику внутренних колес турбокомпрессора. Например, можете визуально осмотреть состояние колеса компрессора турбины, это можно сделать достаточно легко. Для этого вам надо отсоединить от самой турбины модуль подачи воздуха. В результате вы сможете внимательно рассмотреть износ лопастей компрессора. 

 

Но чтобы сделать диагностику колеса турбины со стороны выпускной системы двигателя, вам для этого уже придется полностью снять 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 выходит из строя. В этом случае после некачественной очистки двигателя от стружки и от других компонентов разрушения запуск мотора может привести к повреждению турбины. 

 

 

В большинстве случаев автомобильные турбины подлежат ремонту

Если вы столкнулись с потерей мощности, или со свистящими шумами турбины, или с ростом потребления топлива или дымом, то как правило, если ваша машина оснащена турбиной, скорее всего существует проблема. Турбина на машине неисправна. В этом случае автомобиль нужно как можно скорее отвезти на диагностику в специализированную мастерскую. 

 

Помните о следующем, 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 просто 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 тоже привести к повреждению самого двигателя. В том числе при выходе турбины из строя также может пострадать еще один дорогостоящий компонент автомобиля - это катализатор.

 

Смотрите также: Как заменить свечи зажигания без лишних хлопот

 

К счастью многие проблемы связанные с работой турбины могут быть устранены обычным ремонтом. Однако не все автомастерские осмелятся проводить подобные работы. Во многих автосервисах, в случае даже небольших проблем с турбиной частенько советуют купить новую. 

 

Тем не менее, помните о том, что большинство ремонтов различных видов турбокомпрессоров в значительной степени продлевают ее срок службы. Поэтому поломка турбины не всегда означает, что пришло время покупать новый турбокомпрессор.

 

Но не всегда ремонт турбины бывает оправдан. Все зависит от типа и вида неисправности. Например, очень часто в турбокомпрессорах выходят из строя несколько важных компонентов в результате чего ремонт или переборка турбины будет не целесообразна, поскольку дешевле будет приобрести новый турбокомпрессор.

Пример повреждения втулок из-за износа.

Можно ли купить б/у турбину с гарантией

На Российском рынке 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 такая гарантия дается на небольшой срок. Но, тем не менее, для владельцев турбированных автомобилей это хороший способ сэкономить деньги на покупке новой турбины.

 

Обычно процесс покупки подержанной восстановленной турбины заключается в простом ее обмене с доплатой. Обычно вы отдаете свою сломанную турбину и доплачиваете за восстановленную определенную сумму. В итоге заплатив гораздо меньшую сумму денег за турбину вы получаете хоть и не новый, но вполне рабочий турбокомпрессор.