Матрица диагностики турбокомпрессора

Квалифицированный ремонт турбокомпрессора

Турбокомпрессор представляет собой устройство, которое способно преобразовывать энергию, получаемую от выхлопных газов и перемещение топливовоздушной смеси непосредственно в двигатель автомобиля. Для легковых автомобилей с малой мощностью, используются турбокомпрессоры, наделенные центростремительной турбиной. В автомобилях с большой мощностью используется турбокомпрессор, наделенный осевой турбиной.

Используя в обиходе слово «турбо» у многих возникают ассоциации с мощностью и быстротой. Установленные на автомобилях турбокомпрессоры имеют самое непосредственное отношение к этим ассоциациям. Коэффициент полезного действия двигателя напрямую любого автомобиля вне зависимости от его предназначения зависит от качественной работы турбокомпрессора. Чем больше подается воздуха (при помощи турбокомпрессора), тем больше сможет сгореть топлива, именно это и повышает мощность двигателя.   

Ремонт турбокомпрессоров, на сегодняшний день выполняется по двум вариантам

Вариант первый – ремонт без замены комплектующих, включает в себя:

·         полная разборка турбокомпрессора с применением специального инструмента;

·         мойка и чистка всех комплектующих турбокомпрессора;

·         производится внешний осмотр деталей и при необходимости делается отборка поломанных или изношенных деталей, при этом обязательно заполняется дефектная ведомость;

·         обязательно выполняется капитальный ремонт картриджа;

·         смена упорного подшипника, подшипников скольжения, уплотнительных колец, металлоасбестовых прокладок;

·         шлифовка, балансировка ротора вместе с колесом компрессора на оборудовании, которое специально для этого предназначено;

·         полная сборка турбокомпрессора;

·         окончательное тестирование турбокомпрессора;

·         внешний осмотр на наличие отсутствия потеков масла.

 Второй вариант – ремонт турбокомпрессора с заменой запасных частей включает в себя:

·         полная разборка турбокомпрессора квалифицированным специалистом и специализированным инструментом;

·         промывка и очистка всех деталей;

·         внешним осмотром производим отборку поврежденных комплектующих с обязательным составлением дефектной ведомости;

·         обязательный капитальный ремонт картриджа;

·         смена комплектующих турбины, а именно ротора, корпуса, колеса компрессора;

·         с использованием специального оборудования производим балансировку ротора;

·         дополнительная балансировка картриджа в сборе;

·         тестирование турбокомпрессора в сборе;

·         при необходимости произвести внешнюю обработку турбокомпрессора.

Допустимый люфт ротора.

- осевое перемещение ротора в среднем корпусе должно быть в пределах 0,1-0,3 мм;

- зазор между колесом компрессора по максимальному диаметру и корпусом компрессора - 0,6…1,0 мм;

- зазор между колесом турбины по максимальному диаметру и корпусом турбины - - 0,6…1,0 мм;

- радиальное перемещение 0,5…1,0 мм.

ВНИМАНИЕ!

Для установления осевых и радиальных перемещений вала турбокомпрессора перед установкой ткр на транспортное средство необходимо:

1.Зафиксировать турбокомпрессор в горизонтальном положении отверстием для подачи масла вверх.

2.Снять уплотнительную крышку с отверстием для подачи масла.

3.Масленкой (шприцом) залить в отверстие чистое моторное масло в количестве 50 мл.

4.В течение 5 минут вращать вал турбокомпрессора.

После этих действий осевые и радиальные перемещения вала самоустранятся.

Только после этого турбокомпрессор готов к установке на транспортное средство.

Наиболее распространенные причины выброса моторного масла через турбокомпрессор и прочие факторы.

Причины выброса моторного масла через турбокомпрессор:

 1.   Повышенный расход масла дизелем:

• сопротивление на сливе моторного масла из среднего корпуса турбокомпрессора (вызывает продавливание масла через газомасленные уплотнения среднего корпуса ТКР в выхлопной и всасывающий коллектора дизеля);

• длительная работа ТКР на холостых оборотах (приводит к нехватке центробежной силы на валу ТКР для отброса масла на слив);

• загрязнение фильтра воздухоочистителя (вызывает образование разряжения в корпусе компрессора, которое вытягивает масло и среднего корпуса в воздушную улитку);

• перегиб или загрязнение воздуховодов (вызывает образование разряжения в корпусе компрессора, которое вытягивает масло и среднего корпуса в воздушную улитку);

• загрязнение сапуна дизеля (повышает давление картерных газов, что приводит к их попаданию в средний корпус и выдавливанию ими масла через газомасленные уплотнения ТКР в выхлопной и всасывающий коллектора дизеля).

 2.   Выброс масла в выпускную систему (выхлопной коллектор):

• длительная работа на холостых оборотах (приводит к нехватке центробежной силы на валу ТКР для отброса масла на слив);

• резкая нагрузка дизеля после работы на холостых оборотах (из-за инерционности всей системы в целом, моторное масло не успевает сливаться в картер двигателя);

• износ гильзо - поршневой группы дизеля (приводит к прорыву выхлопных газов в картер двигателя, что ведёт к их попаданию в средний корпус турбины, затруднению слива и выдавливанию моторного масла через газомасленные уплотнения ТКР в выхлопной коллектор дизеля);

• попадание постороннего предмета (песка, мусора, фрагмента прокладки) в колесо турбины (вызывает дисбаланс, закливание ротора, преждевременный износ и разрушение газомасленных уплотнений ТКР);

 3.   Выброс масла в систему впуска (всасывающий коллектор):

• попадание постороннего предмета (песка, мусора) в колесо компрессора (вызывает дисбаланс ротора, преждевременный износ и разрушение газомасленных уплотнений ТКР);

• затрудненный слив масла из среднего корпуса (вызывает продавливание масла через газомасленные уплотнения среднего корпуса ТКР в всасывающий коллектор дизеля);

• длительная работа на холостых оборотах (приводит к нехватке центробежной силы на валу ТКР для отброса масла на слив);

• загрязнение фильтра воздухоочистителя (вызывает образование разряжения в корпусе компрессора, которое вытягивает масло и среднего корпуса в воздушную улитку);

• разрушение седла клапана газораспределительного механизма головки цилиндров двигателя (приводит к прорыву выхлопных газов в всасывающий коллектор двигателя и уносу газами моторного масла с головки в коллектор).

Прочие факторы:

 4.   Повреждение колеса компрессора:

•попадание постороннего предмета;

•разгерметизация впускной системы до компрессора.

5.   Повреждение колеса турбины:

•попадание постороннего предмета в колесо турбины;

•разрегулировка топливного насоса, увеличение цикловых подач;

•поломка клапана, седла газораспределительного механизма.

 6.   Повышенный износ узла подшипника:

•попадание постороннего предмета;

•задержка поступления масла при запуске дизеля;

•низкое давление масла;

•загрязнение масла;

•отказ масляного насоса;

•разрегулировка клапанов системы смазки;

•длительная работа с открытым перепускным клапаном в фильтре;

•применение не рекомендованных сортов масел.

 7.   Повышение температуры газа:

•попадание постороннего предмета;

•разгерметизация системы впуска после компрессора;

•разгерметизация выпускного тракта; прогар, трещины прокладок, сильфонов;

•разрегулировка или поломка топливного насоса;

•уменьшение установочного угла опережения впрыска топлива;

•разрегулировка корректора наддува;

•поломка клапана, седла ГРМ.

8.   Обрыв лопаток. Разнос турбокомпрессора:

•резкое нагружение дизеля;

•неисправности топливного насоса.

9.   Задир вала:

•задержка поступления масла при запуске дизеля;

•низкое давление масла;

•загрязнение масла.

 10.   Закоксовка колец турбинного уплотнения:

•задержка поступления масла при запуске дизеля;

•низкое давление масла.

Инструкция водителю по эксплуатации турбокомпрессора

Для надежной и продолжительной работы турбокомпрессора или турбонагнетателя необходимо соблюдать следующие условия:

 1. Заменить старое масло системы смазки двигателя
 - как более густое по вязкости оно поступает в турбокомпрессор со значительной задержкой по времени после пуска двигателя;
 - в старом масле исчерпаны смазочные свойства, оно засоряется смолами, которые, осаждаясь в масляном фильтре и подводящем трубопроводе, резко снижают пропускную способность масляной магистрали;
 - масло с низкими смазывающими свойствами не держит масляную пленку на поверхностях скольжения, вызывает полусухое трение, истирание и перегрев деталей.

 2. Обязательно проверить состояние масляного фильтра перед установкой турбокомпрессора на двигатель
 - масляный фильтр должен при фильтрации обеспечивать тонкую очистку масла от металлических частиц, кварцевых пылинок и других загрязнений;
 - неисправный фильтр не обеспечивает задержку абразивных примесей, которые интенсивно изнашивают подшипниковый узел, попадая с маслом в зоны трения, увеличивают люфт ротора, что приводит к отказу турбокомпрессора.

 3. Подогреть двигатель на холостых оборотах и не допускать работы под нагрузкой во время прогрева после пуска
 - в дизелях существует время задержки подачи масла к подшипнику при пусках из-за гидравлического сопротивления густого масла в маслоподводящем трубопроводе, поэтому первое время турбокомпрессор работает на оставшемся в нем масле;
 - циркуляция через турбокомпрессор прогретого масла обеспечивает смазку и теплоотвод без перегрева ротора;
 - пылевидные загрязнения в густом масле распределяются по всему объему и поэтому могут беспрепятственно проходить через фильтрующий элемент, в то время как в жидком разогретом масле эти частицы осаждаются в основном до поступления к фильтру очистки масла;
 - несоблюдение режима прогрева приводит к работе турбокомпрессора под нагрузкой с недостатком смазки, вызывая полусухое трение, механический износ с увеличением осевого люфта и перегрев вала ротора.

 4. Перейти на холостой режим работы за 5 минут перед остановкой двигателя
 - после резкой остановки прекращается циркуляция масла, происходит резкое повышение его температуры в турбокомпрессоре, что приводит к закоксовыванию уплотнительных колец, ограничению их подвижности и протечкам масла в турбинную ступень;
 - при неблагоприятных условиях возможен перегрев вала ротора.

 5. Использовать только исправный воздушный фильтр
 - отсутствие фильтра не препятствует попаданию в колесо компрессора посторонних предметов, приводящих к поломкам турбокомпрессора и двигателя, или пыли, вызывающей абразивную эрозию колеса компрессора;
 - засоренность или непроходимость воздушного фильтра создает разрежение при всасывании и неизбежное выдавливание масла из турбокомпрессора во впускной коллектор двигателя.

Инструкция по правильной установке или замене турбокомпрессора

Работы начните с выяснения причин отказа турбокомпрессора.
Турбокомпрессор - высокоточный механизм, изготовленный с очень жесткими допусками. Чтобы обеспечить долговечную и оптимальную работу, нужно придерживаться рекомендуемых изготовителем программ сервиса и обслуживания. 
Регулярно необходимо менять масло и масляный фильтр. Качество масла и масляный фильтр должны соответствовать марке автомобиля и двигателя. При эксплуатации двигателя особое внимание должно уделяться системе выхлопа и катализатору. Повышенное сопротивление выхлопным газам приводит к преждевременному выходу турбокомпрессора из строя. 

Общие положения при установке или замене турбокомпрессора:
Осмотр турбокомпрессора - осмотрите систему впуска и систему выпуска турбокомпрессора, чтобы убедиться в отсутствии посторонних предметов, включая частицы прокладок. Имейте в виду, что мелкие частицы могут вызывать серьезные повреждения ротора, если они попадут в рабочую зону при работе на больших оборотах. Убедитесь, что все пылезащитные колпачки удалены из турбины; 
Масло и фильтры - при установке нового или отремонтированного турбокомпрессора на двигатель, должна быть произведена замена масла и масляного фильтра. Мы также рекомендуем проверить воздушный фильтр и заменить его, если это необходимо. Используйте только смазочные материалы, рекомендуемые для турбо двигателей; 
Прокладки и уплотнения воздушной системы - используйте новые и проверенные прокладки для уплотнения воздушной системы и подсоединений выхлопа к турбокомпрессору. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УПЛОТНЯЮЩИХ ИЛИ СОЕДИНЯЮЩИХ СОСТАВОВ (ГЕРМЕТИКОВ) ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ МАСЛЯНЫХ КАНАЛОВ; 
- Подвод и слив масла турбокомпрессора ТКР - проверьте линию подачи масла и дренажные трубки на отсутствие повреждений и сужений сечения, деформаций или любых других сомнительных признаков. Если есть какие-либо сомнения, то замените детали. В некоторых случаях, трубки необходимо менять, не зависимо от их состояния. 

Порядок установки или замены турбины на двигателе:
1. Установите турбокомпрессор на двигатель. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ГЕРМЕТИКИ на входном отверстии и выхлопном фланце турбины. Все болты (гайки) крепления турбокомпрессора должны быть затянуты моментами, указанными в технической документации на двигатель; 
2. Заполните входное отверстие масляного канала чистым моторным маслом перед подсоединением трубки подачи масла к турбокомпрессору. Несколько раз вручную проверните крыльчатку, чтобы масло попало на подшипники. Повторите данную операцию, пока масло не потечет из отверстия масляного канала; 
3. Перед подсоединением шланга слива масла, проверните двигатель до получения устойчивого потока масла из канала дренажа, таким образом, предотвращая масляное голодание турбокомпрессора при запуске двигателя; 
4. Перед запуском двигателя, необходимо отключить подачу топлива и прокрутить двигатель стартером в течение 20...30 секунд, для того, чтобы заполнилась масляная система; 
5. Дайте поработать двигателю на оборотах холостого хода по крайней мере три минуты после установки турбокомпрессора. Это предотвратит повреждение подшипников, и будет достаточным для того, чтобы удалить любые остаточные загрязнения из системы смазки и корпуса подшипника; 
6. Проверьте отсутствие утечек масла, охлаждающей жидкости, выхлопных газов и воздуха; 
7. Одновременно с ремонтом турбины необходимо заменить катализатор или его удалить. Забитый катализатор приведет к поломке турбокомпрессора; 
8. После капитального или текущего ремонта мотора первая замена масла после 100 км, вторая замена масла после 1000 км. 

Предупреждение:
Категорически запрещается вращать вал турбокомпрессора без масла!!! Запрещается на работающем двигателе перекрывать вход воздуха в компрессор, это приведет к поломке турбокомпрессора!

Характерные поломки/повреждения деталей турбокомпрессора

Характерные поломки/повреждения деталей турбокомпрессора 1. Многочисленные повреждения лопаток компрессорного колеса.  Причина: Попадание посторонних предметов. При ремонте необходимо заменить компрессорное колесо на новое. 2. Многочисленные повреждения лопаток турбинного колеса.  Причина: Попадание посторонних предметов. При ремонте необходимо заменить вал на новый. 3. Применение герметиков ведет к тому, что уменьшается площадь проходного сечения канала подачи/слива масла в/из ТКРа. 4. Повышенный износ шейки вала.  Причина: Количество или давление масла , подаваемого в ТКР, меньше требуемого. При ремонте возможно придется заменить вал на новый. В большинстве случаев вал не меняется. 5. Значительный неравномерный износ шейки вала.  Причина: Грязное масло. При ремонте необходимо вал заменить на новый. 6. Значительный неравномерный износ подшипника.  Причина: Грязное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые. 7. Пригоревшее масло в масляных каналах подшипников (для сравнения левый подшипник чистый).  Причина: Перегрев двигателя или резкое выключение двигателя, некачественное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые. 8. Пригоревшее масло на поверхности вала.  Причина: Перегрев двигателя или резкое выключение двигателя, некачественное масло. При ремонте вал очищается от этого нагара. 9. Сквозные трещины в корпусе турбинного колеса.  Причина: Перегрев корпуса(позднее зажигание, бедная смесь, момент впрыска). При ремонте корпус необходимо заменить на новый.

 

Проверка люфта

Часто автовладелец, проводя очередное обслуживание турбированного двигателя, пытается самостоятельно определить степень износа втулок турбокомпрессора. Методика проверки, практически у всех, одна и та же. Взявшись за гайку, удерживающую колесо компрессора, вал раскачивается из стороны в сторону. Если человек до этого держал в руках новую турбину и проводил ту же процедуру на ней, то выводы делаются чисто субъективно, вспоминая люфт на новой турбине и сравнивая его с имеющимся. Если же такая проверка проводится человеком впервые, не имея образа с которым можно что то сравнить, то иногда появляется замешательство. Как так? Почему такой большой люфт? Турбокомпрессор ведь высокотехнологичное изделие. Не может быть такого большого люфта, порой доходящего до одного миллиметра. Но никто при этом не вспоминает про плечи рычага. Представьте себе рычаг с точкой опоры сильно смещенной в любую сторону. Качая такой рычаг, ход малого плеча будет небольшим, а ход большого плеча будет увеличен пропорционально длине плеч.

Попытаюсь объяснить это явление в привязке к валу турбокомпрессора. На нижнем рисунке изображен корпус подшипников виртуального среднестатического турбокомпрессора (диск уплотнения не показан). Обратите внимание на место расположения втулок относительно гайки колеса компрессора. Средняя точка между втулками и будет являться осью рычага. А радиальные зазоры во втулках будут являться ограничителями хода рычага.

Суммарный радиальный зазор в каждой втулке составляет 0,13 мм (0,04+0,09).
Далее обратимся к следующему рисунку, на котором проставлены линейные размеры.

 

 

Путем расчета приходим к заключению, что нормальный люфт на гайке колеса компрессора будет 0,37+0,37=0,74мм. Люфт на бобышке колеса ротора = 0,48мм. Можно еще проще определить допустимый люфт или нет? Приложив небольшое радиальное усилие на гайку или бобышку колеса турбины, крыльчатки не должны задевать о корпус компрессора или корпус турбины.