Изучаем основные неисправности турбокомпрессоров и технологии их восстановления.

Многие автомобилисты с опаской относятся к ремонту турбокомпрессоров. И не без оснований. 

При этом производители разрешают ремонтировать некоторые турбины и даже выпускают оригинальные комплектующие, а иные и вовсе занимаются промышленным восстановлением агрегатов. Причиной же невысокого ресурса перебранных турбин зачастую является пресловутый человеческий фактор.

Презумпция невиновности

Турбокомпрессор (ТК) работает на перекрестке нескольких систем двигателя, и его здоровье зависит от исправности других узлов. Поэтому при появлении любых нареканий по поводу работы ТК важно провести вдумчивую диагностику узла в составе мотора. Диагностика необходима и в случае выхода турбины из строя — она послужит гарантией, что новая или отремонтированная турбина не преставится через пару тысяч километров.

Даже ветошь, забытая во впускной системе при обслуживании машины, может повредить крыльчатку вала, не говоря уже о потерянных болтиках или шайбах.

Один из примеров характерного разрушения компрессорного колеса при перекруте турбины. Опытный мастер может определить этот пагубный режим и по особенному износу лопаток и вала.

Полное закоксовывание подводящей масляной трубки характерно для бензиновых турбин из-за более высоких температур по сравнению с дизельными.

Классика жанра — перегрев вала турбины из-за масляного голодания. Обработке или восстановлению ­он не подлежит.

Сначала с помощью компьютера проверяют систему управления двигателем в целом и отдельные датчики. Абсолютное большинство турбин оборудовано механизмом регулирования давления наддува; его сбой запросто может быть следствием банальной неисправности — например, неправильного сигнала от расходомера воздуха. Нередки случаи, когда из-за игнорирования такой диагностики в профильные компании по ремонту ТК привозят… исправные агрегаты.

Здоровье турбины зависит от герметичности систем впуска и выпуска двигателя и давления в них. Если, к примеру, забиты нейтрализатор и воздушный фильтр, манометры покажут повышенное разрежение на впуске и увеличенное противодавление на выпуске. Работа в таких условиях серьезно сокращает ресурс внутренних элементов ТК: подшипников, уплотнителей и самого вала. При больших перепадах давления турбина из-за конструктивных особенностей начинает сильнее гнать масло на впуск — патрубок и впускной трубопровод покрываются жирным налетом.

Негерметичность систем впуска и выпуска также вызывает опасные перепады давления. А банальная экономия на замене воздушного фильтра или несвоевременное устранение подсоса воздуха за его корпусом приводят к износу компрессорного колеса турбины. Его лопатки стачиваются попадающими внутрь частицами песка.

Распространенная причина выхода ТК из строя — попадание инородных предметов в крыльчатки. Порою это случается из-за разгильдяйства механика, который при обслуживании машины оставил во впуске ветошь или уронил внутрь шайбу. Или из-за непредвиденного разрушения деталей мотора, когда, например, отваливается электрод от свечи. Вал турбины вращается с огромной скоростью, и попадающие на крыльчатки инородные предметы значительно их деформируют, из-за чего турбину может даже заклинить. В итоге ротор ломается пополам от скручивания. В этом случае ремонтировать агрегат бессмысленно.

Более серьезные последствия проблем в системе смазки. Глубокие задиры на валу в местах посадки подшипников и даже в зоне газодинамического уплотнения.

Пошатали вал турбины рукой и не почувствовали никакого люфта? Не радуйтесь. Возможно, закоксовались масляные зазоры в опорных подшипниках — и дни узла сочтены.

Упорный подшипник вала турбины страдает ­из-за критического перепада давления на сторонах впуска и выпуска. Это приводит к увеличению осевого люфта ротора со всеми вытекающими.

У турбин бензиновых двигателей на седлах байпасного клапана часто появляются трещины. Благо, опытные мастера освоили технологию их надежного заваривания.

К характерным повреждениям крыльчаток и вала приводит так называемый перекрут турбины, то есть превышение допустимых оборотов. Речь не только о неграмотном чип-тюнинге — перекрут может быть спровоцирован и обидным стечением обстоятельств. Например, из-за ошибочных показаний датчика расхода воздуха с запаздыванием срабатывает механизм регулирования давления наддува. ТК работает в очень жестких условиях (взять хотя бы термическую нагрузку), и даже незначительное отклонение от допустимых режимов приводит к непоправимым последствиям.

Материалы по теме

Описанные причины отказов турбин встречаются не так часто, основная доля приходится на неисправности в системе смазки ТК. В зазорах между валом турбины и его подшипниками должен присутствовать масляный клин, иначе происходит перегрев и износ валов, подшипников и уплотнений — вследствие контактной работы элементов. Чаще всего смерть турбины наступает из-за банального масляного голодания и посторонних частиц в масле.

ТК очень чувствителен к чистоте и качеству масла — больше, чем мотор. Во многом потому, что этот узел работает в тяжелых температурных режимах. В частности, на бензиновых двигателях отработавшие газы разогреваются аж до 1000 °C. Поэтому увеличенные интервалы замены масла и экономия на фильтре первым делом сокращают ресурс ТК.

Масляное голодание турбины имеет массу причин, о которых мало кто задумывается. Одна из распространенных — закоксовывание подводящей трубки. Зачастую она забивается полностью — и ТК работает на сухую. Не менее важна исправность масляного насоса двигателя, а также системы вентиляции картера. Часто именно из-за нее турбина незаметно умирает. Масло в корпус подшипников ТК поступает под давлением около 4 бар, а сливается из него в поддон двигателя самотеком. И даже незначительное повышение давления картерных газов сильно ограничит расход смазки через турбину, снижая несущую способность ее пленки, и приведет к ее просачиванию через уплотнения. Нередко это происходит из-за неисправного клапана вентиляции.

Износ опорных подшипников как следствие работы на состарившемся масле и наличия посторонних частиц в системе смазки не только турбины, но и двигателя.

При серьезных повреждениях корпуса восстанавливать турбину экономически нецелесообразно. Скорее всего, внутри всё гораздо плачевнее.

Многие ремонтники не учитывают все эти моменты, когда ставят турбину после диагностики или ремонта на двигатель. Как минимум, нужно исключить ее работу на сухую в первые секунды после пуска мотора. Для этого в корпус подшипников загодя заливают масло.

Если не обращать внимания на перечисленные нюансы, турбина долго не протянет. А ремонтники, естественно, обвинят в недобросовестной работе тех, кто восстанавливал узел. Вот и боятся люди ремонтировать турбины.

Восстановлению подлежит

Производители турбин основательно подходят к их ремонту на своих производственных мощностях. Дальше всех в этом деле продвинулась фирма Honeywell (бренд Garrett). При восстановлении специалисты меняют картридж турбины (центральный корпус в сборе с валом, подшипниками и крыльчатками) и механизм регулирования давления наддува. Старые неповрежденные корпусы (холодную и горячую улитки) очищают и устанавливают обратно. На выходе имеем практически новый компрессор с полноценной заводской гарантией. Но даже Garrett восстанавливает турбины далеко не всех моделей своей линейки.

Балансировочный стенд имитирует работу турбины на двигателе. В частности, в нее под давлением подается подогретое масло. Реальный процесс балансировки картри­джа можно оценить по грубоватому съему металла с гайки крепления компрессорного колеса.

Большинство сторонних ремонтных фирм используют заводской метод восстановления турбин, как наиболее эффективный и надежный. Картридж они меняют по умолчанию, а механизм регулирования давления наддува — по результатам осмотра. Во многом поэтому переборка компрессора на стороне обходится значительно дешевле заводской. Некоторые фирмы даже формируют фонд восстановленных турбин наиболее популярных моделей и дают на них собственную гарантию.

Картридж — сборный узел, готовый к установке. Изготовители турбин и известные производители заменителей проводят полную проверку этого элемента, включая его балансировку. Она сбивается, стоит лишь открутить от вала компрессорное колесо. Поэтому замена картриджа в сборе уберегает от ошибки при сборке или замене отдельных элементов. Балансировочный стенд — дорогое удовольствие, и далеко не все ремонтные фирмы могут себе его позволить.

Электронные исполнительные механизмы в регулировке давления наддува доставляют массу хлопот. Уж очень много подводных камней обнаруживается при попытках их ремонта.

На рынке присутствуют все внутренние элементы картриджа — оригинальные или заменители. Есть и ремкомплекты, содержащие все необходимые уплотнители, подшипники и элементы крепежа. Опытный мастер в состоянии грамотно собрать обновленный узел при наличии необходимого оборудования. Не жалейте изношенные, перегретые или поврежденные валы и крыльчатки. При отклонении от нормы — только замена новыми. Отказывайтесь и от деталей кустарного изготовления, выточенных в соседней мастерской (такие предложения по-прежнему встречаются).

До износа корпусов турбины дело доходит редко. Если повреждения, например, от касания крыльчаток незначительны, их можно зашлифовать. Иногда встречаются и трещины горячих улиток. Они выполнены из чугуна, и в принципе их можно заваривать. Ограничения — размер повреждения и его местоположение: в некоторых случаях просто невозможно подобраться к трещине, чтобы надежно ее залатать. При серьезных дефектах корпус меняют, причем часто на бэушный.

При сборке картридж балансируют несколько раз. Сначала проверяют биение вала в сборе с турбинным колесом — они соединены сваркой трением. На финишном этапе проводят балансировку готового картриджа.

Кольцо с лопатками изменяемой геометрии соплового аппарата для дизельных турбин продают как отдельную запчасть. При отсутствии оригинального элемента всегда можно найти добротный заменитель.

На большинстве дизельных турбин установлена система изменяемой геометрии соплового аппарата. Кольцо с подвижными лопатками доступно как отдельная запчасть, а вот с новомодными электронными исполнительными механизмами есть сложности. Производители турбин формально запрещают их ремонт и не выпускают запчасти. Однако китайских заменителей уже предостаточно. Элементы сервопривода (редуктор и моторчик) менять можно, но предварительно следует разобраться, почему они вышли из строя. Часто виноваты закисшие лопатки соплового аппарата. А вот электронную часть, в особенности крышку с платой, просто так не поменяешь: на заводе ее калибруют под конкретную турбину. И даже если найти деталь с таким же номером, нет никакой гарантии, что электронный исполнительный механизм будет работать корректно.

Немного легче ремонтировать бензиновые турбины. У них давление наддува регулирует в основном байпасный клапан с пневмоприводом. Внешние элементы доступны как отдельные запчасти. А вот сам клапан и его ось, проходящая сквозь корпус, неразборные. Если они повреждены, придется подбирать новую или походившую горячую улитку. После сборки важно правильно отрегулировать механизм — это под силу только професси­оналам.

МАСЛОГОНЩИКИ

Даже исправная турбина хоть немного, но гонит масло во впускную систему двигателя, что не скрывают даже производители ТК. Это явление обусловлено особенностями конструкции и работы узла.В турбине вместо сальников на концах вала используют газодинамические уплотнения. Их задача — изолировать центральный корпус ТК от впускной и выпускной систем двигателя, то есть от холодной и горячей улиток. Давление отработавших газов и впускного воздуха в определенных режимах работы мотора очень высокое, и без уплотнений они «наддували» бы картер двигателя через сливную масляную трубку турбины.По принципу работы и конструкции газодинамические уплотнения схожи с поршневыми компрессионными кольцами. Они установлены неподвижно в корпусе турбины и изолируют полости только при вращении вала, но не соприкасаются с ним, имея определенный зазор. Как и поршневые родственники, они не герметичны полностью и пропускают часть газов.

В некоторых режимах работы любой турбины возникает сочетание высокого давления отработавших газов и чрезмерное разрежение на впуске. Из-за такого перепада давления возможен прорыв части газов из горячей улитки в холодную. Вместе с собой на «впускную» сторону они переносят и масляный туман, который выходит из корпуса подшипников и идет на слив. Это и вызывает запотевание стыков патрубков турбины. Объем «маслогона» не нормируется — он зависит от конкретной модели турбины и режимов работы двигателя.

В оригинальный ремкомплект от производителя турбин входят все необходимые запчасти, и качество их гарантировано.

Правила игры

Производители турбин дают годовую гарантию на восстановленные узлы при цене на 15–20% ниже, чем у новых ТК. Сторонние ремонтные фирмы обычно сокращают гарантийный срок до полугода, зато перебранные ими турбины вполовину дешевле новых. Кстати, разброс цен на новые оригинальные ТК велик: от 23 000 до 90 000 рублей. Всё зависит от сложности конструкции конкретной турбины и ее соответствия определенной марке автомобиля — переплачивать обычно приходится за бренды. Обновление ремкомплекта турбины обходится в 8000–11 000 рублей, с учетом стоимости запчастей и работ. За замену картриджа в сборе возьмут 15 000–18 000 рублей. При высоких ценах на новые турбины такой ремонт более чем оправдан.

Выбирая ремонтную фирму, ориентируйтесь на ее рыночный стаж и отзывы. Наиболее опытные и клиентоориентированные компании занимаются этим бизнесом около двадцати лет. Не ведитесь на слишком низкие цены и неестественно длинную гарантию на восстановленные турбины. При прочих равных отдавайте предпочтение фирмам, имеющим свой сервис, в котором проводится полноценная диагностика автомобиля для определения причин неисправностей системы турбонаддува. Заплатив за диагностику около полутора тысяч рублей и потратив всего пару часов, вы обезо­пасите себя от серьезных неприятностей и лишних трат. А еще полýчите полноценную гарантию на восстановленную или новую турбину и на проведенные работы.

МАНУАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА

В народе очень распространена диагностика турбины проверкой на ощупь люфта ее вала. Однако результаты такой диагностики часто приводят к неправильным выводам. Всё дело в хитрой конструкции узла.Оба опорных подшипника вала установлены в центральном корпусе ТК с масляным зазором. Он предусмотрен и в паре ротор — подшипник. При работе мотора и турбины зазоры под давлением заполняются маслом, в результате вал всплывает на смазке и вращается без контакта с подшипником. Когда двигатель заглушен и давления в масляной магистрали нет, ротор ложится на подшипник. Поэтому даже на некоторых новых ТК при пошатывании вала рукой в радиальном направлении ощущается люфт.У турбин каждой модели — определенное расстояние между опорными подшипниками и зазоры в них. Потому величина радиального люфта в каждом случае своя. И судить о состоянии ТК по этому показателю категорически неверно. Если на корпусе нет следов от контакта с крыльчатками, величину люфта необходимо замерить и сопоставить с допустимыми отклонениями, а уже потом делать какие-то выводы. Полное отсутствие люфта не говорит об исправности турбины. Возможно, попросту закоксовались зазоры в подшипниках, - жить такому агрегату недолго.

Источник