Вам сказали это в сервисе или Вы сами сделали такой вывод, основываясь на личных знаниях и опыте.
Допустим, это так. Хотя по нашей статистике в 30% случаев турбокомпрессор абсолютно исправен, а причина Вашего беспокойства (постороннего звука/дыма, течи масла, потери динамики и т.д.) лежит на поверхности.
Каждый день к нам обращаются клиенты, уверенные в поломке своего турбокомпрессора. Приятно видеть их удивленные лица после замены хомута воздушного патрубка или какой-либо прокладки. Промывка интеркулера и замена воздушного фильтра дают схожий эффект.
Но, к сожалению, бывают и другие варианты развития событий.
Например, как неприятно говорить о необходимости капитального ремонта двигателя.
Турбина неисправна. Что делать?
Прежде всего, необходимо установить причину поломки и устранить её!!!
Если пренебречь этим советом, с вероятностью 99% все повторится с удивительной точностью хронологии событий.
Давайте по порядку.
Tурбина – агрегат, работающий в экстремальных условиях. Запредельно высокие скорости вращения ротора (до 300.000 об/мин!!! на некоторых моделях турбокомпрессоров) и достаточно высокие температуры ( 700 º С и выше).
Турбина – высокотехнологичный и высокоточный агрегат, поэтому – дорогой.
Качественные турбокомпрессоры изготавливают всего несколько всемирно известных компаний (ссылки можно найти на нашем сайте). Забудьте о китайских аналогах по заманчивым ценам.
Нормальная работа турбины возможна только при условии абсолютной исправности всех систем двигателя и его своевременном техническом обслуживании ( при условии использования качественных расходных материалов).
Эксплуатируйте свой автомобиль в нормальном режиме, заботьтесь о нем. Наличие турбины на двигателе Вашего авто и надпись TURBO не делают его гоночным болидом. За исключением действительно спортивных машин, но это немного другая история, так или иначе подчиняющаяся общим принципам.
Информацию об устройстве турбокомпрессора и принципе его работы можно легко найти в интернете, начав хотя бы отсюда.
Если изучать лень, расскажем в двух словах. Если лень читать в двух словах – приезжайте к нам, все расскажем и покажем. Можете взять с собой сына или друга, получите массу интересной информации и полную ясность в этом вопросе.
Далее публикуем статью, прочтение которой дает ответы на многие вопросы.
Необходимо понять одно: турбина – надежный агрегат, созданный для работы в тяжелых условиях, но есть одно “НО”.
Не надо делать эти условия невыносимыми.
Поставив новый турбокомпрессор на неисправный мотор, Вы заставите его работать в невыносимых условиях, и он просто не выдержит нагрузок.
Вал – пополам, турбина – вдребезги…
Производители турбокомпрессоров клятвенно заявляют, что ресурс их изделий сравним с ресурсом двигателя, а вероятность отгрузки с их предприятий продукции, имеющей скрытые дефекты, равна нулю со многими нулями после запятой. Им трудно не поверить: современные оригинальные турбины изготавливаются на высокотехнологичных автоматизированных линиях и проходят строжайший многоступенчатый контроль качества. Возникает вопрос: почему за время эксплуатации автомобиля турбокомпрессор приходится менять, а иногда и не один раз? Почему после установки турбины, приобретенной на вторичном рынке, значительная часть покупателей возвращается к продавцам с претензиями: «турбина течет…, не дует…, развалилась…»?
Производители кривят душой, поставщики шельмуют или за время пути от завода до прилавка у «железа» истекает срок годности?
Технологии турбонаддува эволюционируют стремительными темпами. Конструкция турбокомпрессоров усложняется, на смену относительно простым, нерегулируемым турбинам повсеместно приходят регулируемые, работающие во взаимосвязи с системой управления двигателем (СУД). Становятся нормой еще недавно диковинные турбокомпрессоры с регулируемым сопловым аппаратом (РСА), в которых применяются патентованные зарубежные технологии VNT, VTG, VGT. Совершенствуются исполнительные механизмы и алгоритмы управления турбиной. Процесс идет настолько быстро, что не только рядовые пользователи автомобилей, но и те, кто профессионально занимаются их ремонтом и послепродажным обслуживанием, оказываются неподготовленными к «общению» с принципиально новой техникой. К сожалению, специалистов, глубоко разбирающихся в технологиях турбонаддува, у нас «не сыскать днем с огнем».
Конечно, на то есть и объективные причины. Российские производители турбокомпрессоров не пережили перестройку и ускорение, отраслевые институты давно «дышат на ладан», вузовская наука и в прежние времена была далека от реальной жизни, а уж теперь и подавно – отстала безнадежно. Эта ситуация особенно очевидна с позиции эксперта, который ежемесячно исследует 40-50 самых разных турбин (оригинальных, неоригинальных и контрафактных, для легковой, грузовой и специальной автотехники, отечественной и зарубежной), вызвавших претензии по качеству. Имеющий дело не только с железом, но и с клиентом (автовладельцем, представителем продавца или автосервиса) эксперт как никто другой может составить объективное мнение о производителях, их продукции, и ее потребителях
Мнение и опыт эксперта послужили основой для следующего повествования, не претендующего на исчерпывающий характер и системность, свойственные серьезной научно-технической литературе.
Преждевременная кончина в классической интерпретации
Ответ на первый из поставленных вопросов (почему реальный срок службы турбины оказывается меньше, чем рассчитывает ее производитель) можно сформулировать в краткой и развернутой формах. Кратко можно сказать так: ресурс турбины сравним с ресурсом двигателя … при условии полной исправности всех систем двигателя, его безупречной эксплуатации и обслуживания. Развернутый ответ может стать темой не только журнальной публикации, но научного труда. Постараемся «развернуть в меру».
Турбокомпрессор – единственный навесной агрегат двигателя, который работает в тесной взаимосвязи практически со всеми системами двигателя: впуска и выпуска отработавших газов, смазки и охлаждения, топливоподачи и вентиляции картера, а в последнее время – и с системой управления двигателем. Турбина – это еще и наиболее высоконагруженный агрегат, действующий в условиях колоссального перепада температур и огромных динамических нагрузок. Они определяются фантастической частотой вращения ротора, которая может достигать величины 5 000 с-1. Вследствие этого номинальный режим работы турбокомпрессора зачастую оказывается близким к предельному. Поэтому даже незначительные отклонения в работе смежных систем двигателя, не говоря уже об их неисправности, губительно влияют на работоспособность турбокомпрессора, сокращают его ресурс и могут привести к отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя: если с мотором непорядок, турбина отреагирует первой. Если двигатель не прошел и сотни тысяч километров, а турбину пора менять – делайте выводы.
Возможных причин отказа турбокомпрессора великое множество. Производители турбин объединяют наиболее распространенные из них в несколько групп: попадание в турбокомпрессор посторонних предметов, дефицит смазки, загрязнение масла и превышение допустимой частоты вращения ротора. Они неплохо описаны в общедоступных источниках, поэтому ограничимся краткими комментариями с учетом наших российских реалий.
Из-за невероятно большой скорости вращения ротора турбокомпрессора попадание любого инородного предмета в корпус компрессора или турбины приводит к повреждению крыльчаток. Даже если повреждение незначительное, гибель турбины – всего лишь дело времени. Любое искажение формы лопаток – это дисбаланс ротора, он, в конце концов, и добивает агрегат.
В корпус компрессора часто попадает мусор через поврежденный воздушный фильтр, оставленные в воздуховоде нерадивыми автослесарями (или автовладельцами) куски бумаги, тряпки, мелкий крепеж. В корпус турбины всякая всячина залетает из мотора, что подтверждается повреждением входной кромки турбинного колеса. Это могут быть части свечей накаливания, клапанные седла, тарелки, направляющие втулки, куски прокладки коллектора или поршней. На шероховатостях коллектора накапливаются окалина и нагар, которые время от времени отрываются. У некоторых бензиновых моторов стенки выпускного коллектора делают двухслойными. В то время как внешняя выглядит вполне прилично, внутренняя может разваливаться от перегрева и бомбардировать крыльчатку турбины обломками. Как это ни странно на первый взгляд, но турбинное колесо «обстреливается» и со стороны приемной трубы выпускной системы. Обратными волнами давления в турбину «засасываются» частицы окалины и разрушившегося катализатора.
Продолжительно вращаться с огромной частотой ротор может только при отсутствии прямого контакта вала и подшипников скольжения, радиальных и упорного. Их обязательно должна разделять прочная масляная пленка (масляный клин). Это условие выполняется, когда давление и расход масла через турбину соответствуют норме, установленной заводом. В турбокомпрессорах с неохлаждаемым корпусом подшипников смазка выполняет еще одну важную функцию – отводит тепло от вала, подшипников и центрального корпуса (прежде всего, со стороны турбины). Понятно, что дефицит смазки приводит к ослаблению масляного клина и нарушению теплового режима турбины. Высокие динамические нагрузки разрушают масляную пленку, и наступает губительное «сухое» трение с последующим сильным износом трущихся поверхностей со следами перегрева в виде интенсивных цветов побежалости.
Причиной дефицита масла может быть любая неисправность системы смазки двигателя, например, износ масляного насоса, отказ редукционного клапана или засорение масляного фильтра. Нередко турбина испытывает масляное голодание из-за снижения пропускной способности маслоподающей трубки – она может быть повреждена механически или засорена коксовыми отложениями. Особо следует упомянуть о качестве моторного масла, от которого во многом зависит его склонность к коксованию. Не секрет, что в двигателях с турбонаддувом применяются специальные сорта масел. Их рецептура и характеристики отличаются от обычных с учетом более напряженных условий работы по температуре и нагрузкам. Использование качественного, но не предназначенного для таких целей масла сокращает срок службы турбины.
К примеру, в турбосервис часто попадают машины VW/Audi 1,8T, только что сошедшие с гарантии и проходившие регулярное обслуживание на дилерских станциях. При обследовании их моторов приходится наблюдать такую картину: закоксовано все, что только можно: маслоподающая трубка, картер, система вентиляции и, конечно, турбина. Причиной может быть или качество смазки, или необоснованно большой интервал сервисного обслуживания. Каким бы качественным ни было масло, при длительной эксплуатации в городе присадки срабатываются, масло утрачивает свои свойства и начинается его интенсивный угар. То есть происходит образование отложений и коксование в деталях двигателя. Как это ни странно, в регламентных работах по этим моторам такие операции как проверка давления картерных газов или очистка системы вентиляции картера вообще не предусмотрены.
Бывает, что в масляном голоде турбины оказываются виноватыми неграмотность или небрежность сервисных работников. Установленная со смещением или густо смазанная герметиком прокладка в месте крепления маслоподающей трубки частично или полностью перекрывает отверстие для прохода смазки. Еще раз стоит напомнить, что при подсоединении к турбине внешних магистралей использовать герметики строжайше запрещено.
Распространенная причина выхода из строя турбокомпрессора – присутствие в масле частиц грязи. Это могут быть продукты естественного износа деталей двигателя, коксования масла и деятельности небрежных мотористов. Попадая в зазоры между трущимися деталями турбины, они вызывают их механический износ. Мелкие частицы аккуратно полируют и поверхности трения и зализывают острые кромки, крупные оставляют на них глубокие риски и задиры. В любом случае действие абразивных частиц приводит к увеличению зазоров, резкому снижению прочности масляной пленки и ее разрушению. Иногда частицы грязи, поступающие в турбину со смазкой, действуют еще коварнее: перекрывают сечение маленьких каналов для подачи масла к узлам трения.
Распространено заблуждение, что масляный фильтр системы смазки двигателя является панацеей от такого рода неприятностей. Напомним: когда в результате засорения фильтра его сопротивление возрастает до критического значения, приоткрывается предохранительный клапан и часть масла начинает поступать в систему нефильтрованным. Примерно то же самое происходит в момент холодного пуска двигателя с вполне рабочим фильтром. Пока масло не прогреется и его прокачиваемость не придет в норму, предохранительный клапан может оставаться открытым. Одним словом, все, что взвешено в масле наверняка рано или поздно окажется в турбине.
Список классических причин отказа турбокомпрессоров завершается неисправностями, приводящими к превышению предельной частоты вращения ротора, иными словами, к «перекручиванию» турбины. Перекручивание сопровождается неконтролируемым ростом давления и «перенаддувом» двигателя. Оно особенно опасно, если турбина нерегулируемая или недостаточно активно контролируется системой управления двигателем. В этом случае мотор может просто разрушиться.
При перекручивании турбины, как правило, появляется дисбаланс ротора. Вначале повреждаются его самые слабые места, например, периферийные части лопаток турбины или компрессора. Их выкрашивание под действием запредельных центробежных сил и высокой температуры усиливает дисбаланс.
Как упоминалось ранее, ротор смазывается гидродинамическим способом – «плавает» на масляном клине. Дисбаланс сопровождается резким увеличением радиальных нагрузок между валом и подшипниками. Под их действием масляный клин, разделяющий поверхности скольжения, разрушается и начинается сухое трение. А дальше – как повезет. Если везения нет, вал «прихватывает» и он, как правило, ломается по опасному сечению. Не удивительно, что в «перекрученной» турбине можно обнаружить признаки, указывающие на масляное голодание – это результат нарушения несущей способности масляного клина. Самая распространенная причина перекручивания – резкое повышение температуры отработавших газов вследствие неисправности системы топливоподачи. Перенаддув также может быть следствием неисправности системы регулирования турбокомпрессора или некомпетентного вмешательства в ее работу.
Перефразируя небезызвестного классика, допустимо сказать, что причины отказа турбокомпрессоров – не догма, а творческое, развивающееся учение. С распространением турбин с внешним регулированием к простейшим, классическим причинам их преждевременной кончины добавились сложные неисправности элементов их регулирования, компонентов СУД и сбои программного обеспечения. Они достойны того, чтобы выделить их в отдельную группу.
Вот распространенный случай. Машина вдруг перестает ехать. Владелец и механики обычно сразу грешат на турбину: «не дует». Кстати, чтобы проверить, развивает ли турбокомпрессор давление или нет, необязательно выполнять точные измерения. Достаточно просто как следует «газануть» и пощупать напорный патрубок на выходе из компрессора.
Если, действительно, турбина «не дует», причин может быть много, но все они, как правило, кроются вне турбины. У турбокомпрессоров с байпасным регулированием встроенные клапаны бывают двух видов – нормально закрытые и нормально открытые. К примеру, у турбины, что стоит на моторах VW/Audi 1,8T, клапан нормально закрытый, а у турбины двигателя Mercedes-Benz Vito 2,2 Cdi – нормально открытый. Клапана приводятся в действие пневматической камерой управления. Обычно в камеру нормально закрытых клапанов поступает давление, а нормально открытые управляются разрежением. Двигатель запустился – в камере создалось разрежение – клапан закрылся. Если по какой-то причине разрежение не поступило в камеру управления, клапан остается полностью открытым и все газы «улетают в трубу», минуя колесо турбины. Турбина «не дует». К счастью, такие случаи не очень часты.
Гораздо чаще они происходят с турбокомпрессорами с РСА. Этот механизм оказывает очень глубокое воздействие на турбину – меняет ее проходное сечение в широком диапазоне. Поэтому любая неисправность в его управлении (трехходовой электромагнитный клапан, вакуумный насос, электрические контакты и т.п.) оборачивается серьезным повреждением турбокомпрессора.
Взять, к примеру, относительно новые корейские турбодизели Hyundai/KIA (Starex, Sorento и т.п.), которые оснащаются турбинами с РСА и пневматической камерой управления. Такие агрегаты регулярно приносят в ремонт со сломанным пополам валом. Дело в том, что на этих моторах часто выходит из строя электромагнитный клапан, регулирующий разрежение в камере управления РСА. Сопловой аппарат не регулируется и все время остается в исходном состоянии: лопатки занимают положение, соответствующее минимальному проходному сечению проточного канала турбины. Делается это для того чтобы максимально повысить кинетику слабенького потока отработавших газов, характерного для малых частот вращения и нагрузок двигателя. С ростом оборотов двигателя лопатки РСА должны поворачиваться так, чтобы проходное сечение канала турбины увеличивалось вслед за увеличением расхода отработавших газов. Если система регулирования бездействует, «газование» приводит к тому, что турбокомпрессор «перекручивается» и происходит перенаддув двигателя. Лучший вариант развязки – срыв впускных патрубков высокого давления, которые могут сработать как предохранительный клапан. В худшем – смотри заголовок.
Понятно, что установив вместо разбитой турбины новую и не проверив исправность системы управления, владелец вскоре возвращается к продавцу с еще одной кучей железа и претензией: плохая турбина! Похожая проблема сплошь и рядом встречается и на других моторах с аналогичными системами наддува. Она особенно коварна тем, что отказ регулирующего клапана, как правило, напрямую не фиксируется системой самодиагностики СУД. Если ошибка и сохраняется в памяти блока управления, ее расшифровка человеку несведущему ничем не поможет. Получается, надо «ведать». Часто жизнь турбокомпрессора укорачивают причины, которые можно объединить в категорию под названием «городская эксплуатация автомобиля».
Уже упоминалось о том, что длительная эксплуатация машины в мегаполисе приводит к деградации свойств моторного масла. Она также вызывает повышенное нагарообразование в двигателе и турбине, что особенно опасно для современных агрегатов с РСА. «Пробочный» режим движения, усугубленный плохим топливом, изношенной поршневой, нерегулярной профилактикой систем впуска, выпуска, вентиляции картера и т.д. делают свое черное дело и в механизме РСА накапливаются отложения. Это «дело» длится, как правило, всю рабочую неделю. При этом направляющие лопатки РСА работают в узком диапазоне углов регулирования, понемногу расчищая здесь нагар своими кромками. Но вот наступает уик-енд, автовладелец выбирается из забитого машинами города на свободу и от души нажимает на газ. По идее, при этом лопатки должны так же от души открыться, но не тут-то было! Они упираются в накопившийся за неделю, нетронутый слой нагара и клинят. А пиво в машине греется … И хочется уже скорее присесть к столу и расслабиться … В общем, если вовремя не заметить неладное и не прекратить попытки «топить», неизбежен все тот же финал: вал пополам …
Нагарообразование опасно не только для турбин с РСА. Известны случаи, когда обычные турбины с байпасным регулированием зарастали нагаром так, что ротор переставал вращаться – вставал намертво! При городской езде это может оставаться незамеченным, но когда приходит время нажать на газ, машина не едет! На городской машине турбина с подклинивающим ротором – частое явление. Нагар также опасен тем, что блокирует систему вентиляции картера. Засоренная система вентиляции если и пропускает картерные газы, то с частицами нагара и отложений. Вся эта грязь летит в компрессор и компрессорное колесо покрывается черным налетом. Это верный признак того, что надо принимать срочные меры по профилактике системы.
Далее мы расскажем подробно, чем неисправность системы вентиляции грозит турбированному двигателю и самой турбине. Пока упомянем еще об одном неиссякаемом источнике проблем турбокомпрессора. Имя ему – «тюнинХ».
В конструкции камеры управления турбокомпрессора предусмотрена регулировка – конец штока, соединяющийся с байпасным клапаном или механизмом РСА, выполнен резьбовым. Она служит для заводской настройки характеристик системы и ее согласования с СУД. Психология нашего человека такова, что если есть возможность «покрутить», ею обязательно воспользуются. И ведь крутят, имея смутные представления о тонкостях работы системы наддува. И накручивают так, что «мало не покажется». Прибегают и к корректировке ПО блока управления. Находится немало желающих за полтысячи баксов прикупить дополнительно 10-20 «лошадей» к своему штатному «табуну». Для этого программно повышают давление наддува и хорошо, если соответственно корректируют топливоподачу. Повышение давления наддува «зашитого» мотора, естественно, достигается увеличением частоты вращения турбины. Значит, она будет работать в нерасчетном режиме.
Кто даст гарантию, что она не развалится преждевременно?
Допустим, по какой-то из многочисленных причин, упомянутых в предыдущей части повествования, штатная турбина вышла из строя. Казалось бы, какие проблемы? Купил новую, поставил и – гоняй, не грусти! Не тут-то было – покупают, ставят и … вскоре опять возвращают ее продавцу: турбина бракованная!
Начинать принято с главного. Не будем нарушать общепринятый порядок и начнем с категоричного заявления. Оригинальные турбины, поступающие на афтемаркет, ничем не отличаются от тех, что устанавливаются на конвейере. И те, и другие – полностью готовые к работе агрегаты, прошедшие балансировку, настройку и приработку. Сомнения в их качестве беспочвенны. Это также справедливо для турбин, восстановленных с соблюдением заводских технологий. Сказанное требует пояснения.
Одна из особенностей турбокомпрессора состоит в том, что он не проработает долго, если в диапазоне рабочих частот вращения дисбаланс ротора превышает допустимый уровень. Чем это грозит, мы уже знаем. Допуск по дисбалансу устанавливает производитель турбокомпрессоров. Для каждой модели турбины он индивидуален и зависит от ее типоразмера и конструкции. Как правило, чем меньше турбокомпрессор и, соответственно, выше частота вращения ротора, тем допуск жестче. Допуск настолько строгий, что его принципиально невозможно обеспечить, если просто взять качественные комплектующие и безошибочно собрать их в единый агрегат. Поэтому технологический процесс производства турбокомпрессора предусматривает обязательную многоступенчатую балансировку. Балансируются отдельные детали (валы и колеса) и сборочные единицы (роторы). Подавляющее большинство моделей турбин (за исключением грузовых «тихоходов») проходит этап финишной балансировки. Ротор испытывается в составе картриджа, будучи установлен в корпус подшипников. Методика финишной балансировки такова, что одновременно проверяется правильность сборки картриджа, работоспособность газодинамических уплотнений ротора и происходит приработка пар трения. Так контролируется каждая сходящая с конвейера турбина. В этом принципиальное отличие турбокомпрессоров от других автомобильных агрегатов, проходящих выборочный выходной контроль.
Это и дает основание утверждать, что вероятность получить бракованную турбину – «ноль целых, ноль десятых». Почему же прошедшие балансировку, настройку и приработку агрегаты отказываются работать как положено? Опыт работы эксперта подсказывает, что виновны в этом безжалостные враги турбины: прижимистость, небрежность, неграмотность, некомпетентность, надежда «на авось» и т.д., и т.п.
На грош пятаков
Экономность – в общем случае, похвальное качество, особенно, если экономить с умом. Экономия «во что бы то ни стало», «любой ценой» – напротив, неразумна. Она и подводит многих автовладельцев, выбирающих на замену отказавшей турбины самый дешевый вариант. Цена на оригинальные изделия у разных продавцов может отличаться, но незначительно – обычно, в пределах 10%. Такая экономия не устраивает прижимистого покупателя – он ищет более «выгодные» варианты. Как можно «выгадать» больше? Во-первых, можно купить неоригинальную турбину.
Прямых подделок турбокомпрессоров мировых брендов, например, Garrett или KKK попадается немного. А вот копии оригинальных турбин, изготовленные «сами знаете где», встречаются нередко. То есть покупателя не обманывают – вместо дорогой фирменной турбины, рекомендованной производителем мотора, ему продают «безымянную» турбину, которая стоит ощутимо дешевле. И покупатель добровольно соглашается на такую замену. А раз так, то и за последствия должен отвечать сам. Среди копий изделия более-менее приемлемого качества – редкое исключение. Как правило, турбины, сработанные неизвестно где и неизвестно кем, представляют собой комплекты деталей «сделай сам». При их монтаже может обнаружиться нестыковка узлов крепления: что-то придется отпилить, подварить, просверлить или нарезать резьбу. Но это полбеды. Практически все турбины, попадающие к нам «сами знаете откуда», плохо отбалансированы, а иногда в них вовсе отсутствуют кое-какие детали. Стоит ли объяснять, чего можно ожидать от их эксплуатации?
Еще один распространенный вариант радикальной экономии – покупка «кота в мешке», а именно, б/у турбины. Надо сказать, что на столичных разборках турбокомпрессор легкового автомобиля в среднем стоит 8-10 тысяч непросто доставшихся рублей. Гарантий – никаких. Турбина – это не рулевая тяга: не разобрав, оценить ее состояние практически невозможно. Разобрал – можешь смело выкинуть: сборка без последующей балансировки – напрасный труд.
По хорошему, и «самоделку», и «кота» следует сразу после покупки отнести к грамотным ремонтникам, чтобы привести их в божеский вид. Но это дополнительные расходы, которые сводят достигнутую экономию на нет. Уж если на то пошло, более выгодный и одновременно надежный вариант – покупка восстановленного турбокомпрессора. Если восстановительные работы выполнены по заводским технологиям, особенно, методом замены картриджа на оригинальный, работоспособность отремонтированной турбины будет не хуже, чем новой. Это подтверждается долгосрочной гарантией на восстановленные турбоагрегаты, которую предоставляют ответственные ремонтники.
Но этот путь не для настоящего «экономиста». Сэкономив на покупке турбины, он затем сэкономит на ее установке. Будет монтировать сам (и не такое вытворял со своими «жигулями»!) и даже не подумает потратиться на новые масло и фильтры. Предсказуемо, вскоре он займется поиском следующей турбины. Будет обзванивать разборки, выбирая, где подешевле. С экстремальными экономистами все понятно. Сложнее понять автовладельцев, которые покупают дорогую оригинальную турбину, а потом экономят «на спичках», то есть на скрупулезном выполнении правил ее монтажа, с которыми мы познакомимся далее. А пока, допустим, вы купили турбину …
Как с яйцом
Турбокомпрессор – здоровенная «железяка» весом 6-8 кг (это про легковые модели), на две трети сделанная из чугунины. Многих внешний вид турбины вводит в заблуждение, и они упускают из вида, что внутри нее скрыт прецизионный механизм. Зачастую «железяку» небрежно кидают в багажник (а если несколько «железяк», то и в кузов) и поскакали по ухабам. А через какое-то время покупатель возвращает турбину продавцу: не крутится! Кто виноват?
На самом деле, турбина – штука нежная и обращаться с ней нужно бережно, как с яйцом! Малейшая деформация любой корпусной детали грозит заклиниванием ротора. К примеру, у некоторых турбин опорный диск, к которому крепится корпус компрессора, изготавливается из алюминия и довольно легко деформируется. В случае удара по корпусу компрессора, произошедшего при транспортировке или монтаже, диск слегка перекашивается. Поскольку зазор между компрессорным колесом и корпусом мизерный, крыльчатка тут же заклинивает. Думаете, такие случаи редкость? Отнюдь, ежемесячно на экспертизу попадают 3-4 «тюкнутые» турбины! Заклинивание ротора – не единственно возможное следствие небрежного обращения. Если «удачно» приложить турбину, можно и корпус расколоть, и камеру управления байпасным клапаном свернуть или просто деформировать шток привода клапана. В любом случае «как положено» турбина работать не будет.
Черным по белому
Если покупка сделана у легального продавца, покупатель вместе с оригинальной турбиной получает пакет документов. В него входят гарантийные обязательства производителя турбокомпрессора и инструкция по монтажу, в которой подробно расписано, что и как нужно делать, и чего нельзя делать ни в коем случае. Инструкция по монтажу турбокомпрессора разработана на основании рекомендаций турбопроизводителей и опыта их российских дистрибьюторов. Ее цель – предотвратить наиболее характерные критические ошибки, допускающиеся установщиками. Образно говоря, за каждым пунктом инструкции безмолвно «стоит» (или лежит?) не одна сотня убитых турбин и море потерянных покупателями денег и нервов. В частности, инструкция подсказывает, как гарантированно исключить опасность «сухого пуска» турбины и обеспечить расчетные режимы по температуре и смазке, а также нормальный баланс давлений внутри турбины и извне.
Таким образом, все, от производителя до продавца рассчитывают, что покупатель умеет читать и ознакомится с документацией. Если так, то уже при покупке он, как минимум, должен иметь представление о следующих нюансах:
- турбокомпрессор относится к технически сложным товарам и его возврат или обмен возможен лишь в случае обнаружения в нем серьезных недостатков, влияющих на работоспособность;
- гарантия на турбокомпрессор действует только при выполнении покупателем ряда условий, прежде всего, правил монтажа;
- порядок рассмотрения претензий предусматривает обязательную техническую экспертизу турбины для выяснения причин ее неудовлетворительной работы.
Внимательнее ознакомившись с бумагами на досуге, покупатель, по идее, должен проникнуться мыслью, что замена турбины – не самое простое дело. Его успех зависит от многих факторов, в частности, от профессионализма людей, которым оно будет доверено.
К сожалению, эксперт постоянно убеждается в том, что документы не читают. При необходимости предъявить бумаги покупатель в лучшем случае «откапывает» их в глубине бардачка, а чаще не находит вовсе – видимо, выбросил вместе с упаковкой. Не мудрено, что ни он, ни самонадеянные сервисмены, которые «крутили гайки», так и не уяснили следующий важный момент.
Прежде чем монтировать новый турбокомпрессор, нужно обязательно выяснить причину отказа прежнего и устранить ее. Тупая замена неисправной турбины на новую – «деньги на ветер». Вновь установленная турбина долго не протянет. Не стоит на этот счет питать юношеских иллюзий и полагаться «на авось». Если оказалось, что в преждевременной «кончине» турбокомпрессора виновно масляное голодание, жизненно необходимо добиться, чтобы давление в системе смазки двигателя и пропускная способность трубки, по которой масло поступает к турбине, соответствовали заводским спецификациям. Если причина в повреждении пар трения абразивными частицами, нужно предпринять все меры для удаления из системы смазки посторонних частиц, вплоть до снятия поддона и очистки внутренностей и масляных каналов двигателя. Кстати, некоторые автомастера контролируют состояние системы смазки турбокомпрессора так. До присоединения маслоподающей трубки к турбине опускают ее конец в прозрачную емкость и, проворачивая мотор стартером, наблюдают, как бодро из нее течет, а затем внимательно изучают, что натекло. Если струя крепка и чиста, как советская власть, можно смело двигаться дальше. Хотя диагноз ставится «на глазок», способ вполне приемлемый и проверенный на практике.
Найти причину отказа турбокомпрессора без соответствующего опыта и знаний может оказаться непросто. В таком случае настоятельно советуем отвезти турбину на экспертизу. Важно понять, что она придумана не для того, чтобы «найти стрелочника». Цель экспертизы как раз состоит в том, чтобы помочь клиенту понять, что случилось, и сэкономить его деньги, исключив очередное «попадалово». Раз уж речь зашла об экспертизе, самое время познакомиться с работой эксперта.
Без этого турбине крышка
Аксиома такова: без люфтов ротора (радиального и осевого) турбина работать не может – они должны быть. Припомним, что вращающийся вал ротора удерживается в центральном корпусе подшипниками скольжения: двумя радиальными (иногда они изготавливаются в виде единой детали – «патрона») и одним упорным. Все пары трения смазываются гидродинамическим способом. Масло поступает в зазоры между вращающимися деталями под давлением. В зазоре образуется прочная пленка, так называемый масляный клин. Пленка разделяет смазываемые поверхности, исключая контакт металлических поверхностей, и одновременно центрирует вал в подшипниках. Образно говоря, вращающийся вал «плавает» в масляной ванне. Нет зазоров – нет пленки. Нет пленки – «кирдык» турбине.
Зазор, необходимый и достаточный для формирования масляного клина, составляет несколько сотых долей миллиметра. Каково это наощупь, можно почувствовать, если пальцами смещать ротор в осевом направлении, где его люфт определяется единственным зазором между валом и упорным подшипником. Можно убедиться в том, что люфт в несколько «соток» едва ощутим. Если же ротор покачать за кончик вала в радиальном направлении, смещение будет хорошо заметно и «наощупь», и визуально.
Почему?
Во-первых, потому, что радиальные подшипники – плавающие. Они устанавливаются с зазором относительно и вала ротора, и центрального корпуса турбины. Так что сам подшипник вращается в корпусе с частотой примерно вдвое меньшей частоты вращения ротора. Значит, в радиальном направлении ротор имеет «слабину» относительно корпуса в четыре зазора (по два на сторону). А это уже несколько «десяток».
Во-вторых, качая ротор из стороны в сторону за кончик, мы ощущаем не радиальный люфт, а так называемую перекладку ротора. Геометрия двухопорной конструкции такова, что перекладка ротора всегда заметно больше его радиального люфта. Перекладка определяется не только величиной зазоров, но и расстоянием между опорами вала и вылетом вала относительно опоры. Характерная величина перекладки у легковых турбин – десятые доли миллиметра.
Итак, если наличие зазоров строго определенной величины – залог работоспособности конструкции, то очередной вопрос, который должна прояснить экспертиза: являются ли люфты ротора допустимыми или они вышли из допуска. Данные по зазорам производителями турбокомпрессоров не афишируются – их приходится по крохам собирать из разных источников. Для каждой модели турбины они устанавливаются индивидуально. Более того, каждый турбопроизводитель диктует свою методику проверки люфтов ротора. Один – опосредованно, через перекладку, другой – непосредственным измерением смещения вала через отверстие для слива масла. Если измерения показали, что люфты в допуске, разбирать и ремонтировать картридж нет смысла. Разборка картриджа – это неизбежное нарушение положения колес, а, значит, и балансировки ротора. Поэтому без веской причины (а именно – увеличенных люфтов ротора, свидетельствующих об износе пар трения) делать этого не стоит. Разумнее сразу приступить к проверке дисбаланса ротора и герметичности его уплотнений в составе сборочного узла.
Не просто балансировка
Увеличение дисбаланса может быть следствием всевозможных деформаций вала ротора, лопаток крыльчаток или отложений, возникших при эксплуатации. Даже если дисбаланс не фатальный и до сих пор не привел к отказу турбокомпрессора, он существенно сокращает ресурс. Допустимое значение дисбаланса в определенном диапазоне частот вращения устанавливает завод-изготовитель. Например, в заводской спецификации может быть указано, что в диапазоне оборотов от 90 000 до 120 000 мин-1 дисбаланс ротора турбины не должен превышать 2g.
Проверка дисбаланса ротора в составе картриджа выполняется на специализированном стенде для финишной балансировки. В идеале, его основные технические характеристики (максимальная частота вращения и точность измерения) должны соответствовать требованиям турбопроизводителя. Такие стенды очень дороги, а потому применяются далеко не всеми ремонтными предприятиями. Чаще используется более дешевое оборудование, позволяющее испытывать центральную сборку турбокомпрессора на пониженных оборотах. Насколько корректны такие испытания – вопрос неоднозначный. Не будем тратить время на его обсуждение. Напомним лишь, что дисбаланс имеет резонансную природу, а потому отсутствие пиков виброускорения в диапазоне частот от «А» до «Б» не гарантирует, что они не проявятся при дальнейшем увеличении скорости вращения ротора. Поэтому полное доверие к результатам балансировки может быть только когда она выполнена в диапазоне рабочих оборотов турбины.
Требования к качественному балансировочному стенду этим не исчерпываются. Ранее упоминалось, что испытание на стенде – нечто большее, чем проверка дисбаланса. Это комплексный тест, который позволяет проверить уплотнения ротора на герметичность, выявить скрытые дефекты деталей и даже погрешности сборки картриджа. Для этого в процессе испытания имитируются прочие условия, в которых работает турбина. К примеру, стенд Turbotechnics, который используется в ремонтном подразделении фирмы «Турбо Инжиниринг», позволяет выполнять балансировку с частотой вращения до 250 000 мин-1. Внутрь центрального корпуса подшипников под давлением до 7 бар подается моторное масло, разогретое до 80-90 град. Компрессорное колесо закрывается герметичной крышкой. При испытании на нем создается разрежение, то есть, имитируются условия, наиболее опасные для утечки масла.
Практика эксплуатации стенда подтверждает, что он позволяет выявить такие неисправности, которые невозможно обнаружить при балансировке на пониженных оборотах. Стоит лишь допустить небольшой огрех при сборке (например, неправильно установить уплотнительное кольцо), как ни старайся – отбалансировать ротор не удастся. Бывает, при испытании на рабочих режимах под действием центробежных сил разрушаются лопатки крыльчаток. Если бы эти скрытые дефекты проявились при эксплуатации, можно представить возможные последствия для мотора.
Экспертиза турбокомпрессора, с которой мы ознакомились довольно-таки поверхностно, как начинается, так и заканчивается – бумагой. По результатам работы эксперт оформляет акт, в котором излагается вывод о техническом состоянии турбины. Если обнаружена неисправность, указываются вероятные причины ее возникновения и рекомендации по их устранению. Это особенно ценно: не выяснив и не устранив причину отказа, можно менять одну турбину за другой с одним и тем же финалом, грешить на продавца, производителя и собственную «невезуху».
Кстати, чаще всего клиенты эксперта жалуются: «Купил новую турбину, поставил, а она течет! Брак!». В этом стоит разобраться.
Все течет…
Так утверждал древнегреческий философ-материалист Гераклит. Уместно дополнить его глубокую мысль : «… текут и турбины». Вопрос – почему? Для «знатоков» турботехники это не вопрос: «Износились сальники…» (вариации: «некачественные сальники», «китайские сальники» и .п.). Ответ неверный хотя бы потому, что сальников в конструкции турбины нет. Центральный корпус подшипников с обеих сторон (со стороны турбины и компрессора) герметизируется, но не сальниками, а бесконтактными динамическими уплотнениями лабиринтного типа. Лабиринт – зазор сложной формы, который образуется между поверхностями канавки, выполненной на валу ротора, и входящего в нее кольца прямоугольного сечения (аналогичного поршневому). Разрезное кольцо за счет упругости фиксируется в корпусе подшипников. Когда вал с канавкой вращается относительно неподвижного кольца, в «лабиринте» между ними создаются локальные зоны повышенного давления. Этим достигается не абсолютная, но приемлемая непроницаемость уплотнения для газов и вязких жидкостей. Зачем нужно герметизировать центральный корпус турбокомпрессора?
Уплотнение со стороны турбины изолирует его полость от отработавших газов, вращающих турбинное колесо. Если двигатель исправен, давление внутри центрального корпуса подшипников практически атмосферное – он соединен с вентилируемым картером мотора трубкой для слива масла. В корпусе турбины давление всегда избыточное. Не будь уплотнения, горячие отработавшие газы прорывались бы в центральный корпус, а через него и в картер двигателя, что имело бы многочисленные негативные последствия. Собственно, так и происходит, когда эффективность уплотнения с турбинной стороны снижается. Обычно работоспособность уплотнения нарушается в результате механического износа его элементов (кольца и канавки), который, в свою очередь, является следствием увеличения подвижности ротора (осевой и радиальной) из-за выработки подшипников.
С противоположной, компрессорной стороны наблюдается другая картина. Пока давление наддува не достигло заметной величины (в режиме холостого хода и пониженных оборотов двигателя), под крыльчаткой компрессора создается разрежение. В этом случае уплотнение препятствует истечению картерных газов с парами масла из центрального корпуса во впускную систему. По мере увеличения давления наддува функция уплотнения меняется – оно предотвращает прорыв наддувочного воздуха в картер двигателя. Поскольку вынос масла наиболее вероятен именно через компрессорную сторону, здесь применяют дополнительные меры защиты: маслоотражающие экраны, шайбы или буртики на валу ротора, а иногда и двойные «лабиринты». Почему иногда все это оказывается тщетным?
Прежде всего, нужно смириться с такой крамольной мыслью: уплотнения вала герметичны не «на все сто». При нормальных рабочих условиях их все же преодолевают и отработавшие газы, и картерные газы с масляным туманом, но, подчеркнем: в мизерных, допустимых количествах. Поэтому любая исправная турбина расходует какое-то количество масла. В любом турбодвигателе напорные патрубки (после компрессора) будут замаслены. У разных моторов – в разной степени, зависящей от их конструктивных особенностей и технического состояния. Допустимый расход масла оговаривается производителем мотора, а контролируется не иначе как по убыли уровня масла в картере.
Проницаемость лабиринтных уплотнений не неизменна – она возрастает с увеличением перепада давления между «внутри» и «извне». Так, вынос паров масла через компрессорную сторону повышается в режиме холостого хода, когда давления наддува нет и разрежение под компрессорным колесом наибольшее. Именно поэтому производители турбокомпрессоров советуют избегать продолжительной (более 20-30 минут) работы турбодвигателя на холостом ходу. За это время значительное количество масла в виде масляного тумана попадает во впускную систему и далее в камеру сгорания. «Потарахтел» на холостых, «газанул» и из выхлопной трубы – сизый дым! Сильно засоренный воздушный фильтр усугубляет ситуацию. С таким даже на номинальных оборотах мотора за колесом компрессора может создаваться ощутимое разрежение, провоцирующее повышенный вынос масляного тумана.
Эти явления, которые едва ли можно характеризовать как течь турбины, происходят при нормальной циркуляции масла в корпусе подшипников. Норма – это когда масло, продавленное сквозь зазоры в парах трения, а затем взбитое и разбрызганное бешено вращающимся валом, «самотеком» стекает по внутренним стенкам корпуса и беспрепятственно возвращается в картер по сливной трубке. Вот если циркуляция масла нарушена (обычно, из-за снижения пропускной способности слива) полость корпуса подшипников переполняется маслом и тут уж никакие уплотнения не помогут – турбина «потечет» в прямом смысле этого слова.
Слив масла может быть затруднен по двум причинам: уменьшено сечение сливной магистрали или велико противодавление картерных газов. Трубка может быть пережата или закупорена изнутри, может быть смещена прокладка, посажена на герметик, выдавившийся вовнутрь и частично перекрывший отверстие, и т.д. Повышенное давление картерных газов может быть следствием износа ЦПГ и увеличения прорыва продуктов сгорания или неисправности системы вентиляции картера (засорения фильтра, маслоотделителя, отказа клапана). Иногда противодавление настолько велико, что слив масла полностью прекращается и оно выдавливается «из всех щелей». В общем, неспроста в гарантийных документах на турбину прописаны такие требования к двигателю как допустимое сопротивление воздушного фильтра и давление картерных газов в режиме холостого хода.
Из сказанного следует такая аксиома: турбина с неизношенными до критического уровня уплотнениями (тем более, турбина новая) сама по себе не потечет. Если турбина все же течет, на то есть внешняя причина, которую надо установить и устранить.
Без вины виноватые
Многолетний опыт экспертной работы показывает, что причины прочих претензий к работоспособности турбокомпрессоров хорошо стыкуются с изложенной ранее «теорией отказов». Чаще всего турбины выходят из строя из-за повреждения крыльчаток посторонними предметами, всевозможных проблем со смазкой, нарушения регламента монтажа и пуска турбины, небрежной эксплуатации и несвоевременного обслуживания двигателя. В общем, не будем повторяться. Стоит упомянуть другой любопытный факт: немало турбин, «приговоренных» покупателями, оказываются абсолютно исправными!
От клиентов нередко приходится слышать такое: «Заменил турбину, а она как дымила, так и дымит!» или: «Поставил, а она не дует!». Хорошо, если клиент вменяемый и ему можно растолковать, что помимо турбины есть масса других причин попадания масла в камеру сгорания. Что отсутствие давления наддува может быть следствием банальной «дырки» в напорной части впуска или неисправности системы внешнего регулирования. Что, принимая решение о замене турбины, желательно иметь в виду следующую здравую «турбомысль».
Никакая новая турбина не излечивает застарелые болячки двигателя. В противном случае велика вероятность получить неприятный результат: вал – пополам, турбина – вдребезги.
