Уход за турбиной.
Эту статью можно назвать продолжением предыдущего поста, о тонкостях турбонадува.
Неважно, какая надпись нанесена на ваш автомобиль: "TURBO" или "TWIN TURBO", речь в том и другом случае идет о турбонаддуве. В этой статье речь пойдёт о том, что же такое турбонаддув, как с ним обращаться, чтобы он как можно дольше не доставлял хлопот, и что можно сделать, если эти хлопоты возникнут.
Принципиальных различий в устройстве турбонаддува (далее по тексту — т/н) нет, есть различия в размерах, конструкции некоторых узлов, исполнении т/н. Рассмотрим его работу и устройство на примере одного из самых массовых, хотя и не самого надежного т/н Toyota СТ-20.
Турбокомпрессор в разрезе (Фото):
1 — улитка компрессора;
2 — корпус;
3 — стопорные кольца;
4 — стяжной хомут;
5 — улитка турбины;
6 — уплотнительное кольцо со стороны турбины (аналогичное есть со стороны компрессора, на рис. его не видно);
7 — колесо турбины;
8 — промежуточные втулки подшипников скольжения;
9 — упорный подшипник скольжения;
10 — колесо компрессора;
11 — гайка.
Термин "турбина", часто применяемый для обозначения т/н, не совсем соответствует истине, так как турбина является всего лишь одной из составных частей т/н. Т/н состоит из корпуса, вала с крыльчатками, двух опорных и одного упорного подшипников скольжения, системы уплотнений, двух улиток, в которых вращаются крыльчатки. На всю эту конструкцию навешен пневмопривод, приводящий в действие байпасный (перепускной) клапан (на некоторых моделях он отсутствует). Назначение байпасного клапана — регулировать обороты турбины и, соответственно, производительность компрессора. Когда давление воздуха на выходе из компрессора начинает превышать оптимальное, срабатывает пневмопривод, открывающий клапан. В результате часть выхлопных газов напрямую выходит в выхлопную систему, и обороты турбины снижаются. Сама турбина — это крыльчатка, неразъемно насаженная на вал и приводящая во вращение другую крыльчатку — компрессор. Турбина изготовлена из жаростойкого сплава, компрессор — алюминиевый, вал — обычная среднелегированная сталь. Отремонтировать эти детали невозможно, их можно только заменить. Исключение составляет изношенный вал, который иногда можно перешлифовать и под получившийся размер изготовить новые подшипники.
Корпус т/н представляет собой сплошную отливку из чугуна, в которой на подшипниках вращается вал. Изнашиваются обычно постель под подшипники и гнездо под уплотнительное кольцо. Исправить можно расточкой под новый размер. Улитка турбины — чугунная деталь сложной формы. Именно она формирует газовый поток, вращающий турбину. Улитка компрессора представляет собой алюминиевую отливку с механически обработанным местом под компрессор. Вращающийся компрессор засасывает воздух через центральное отверстие, сжимает его и по кольцевому каналу подает в двигатель.
На первый взгляд, конструкция проста. Но высокая точность изготовления всех без исключения деталей, сложные поверхности, точное литье могут создать много проблем даже в условиях хорошо оборудованной мастерской. Тем более что далеко не каждый конкретный т/н можно отремонтировать, порой проще собрать из имеющихся деталей другой.
Как же все это работает? Говорят: "Турбина включилась, и я попер…" Это в корне неправильно, так как т/н начинает свою работу с первыми оборотами двигателя и заканчивает ее уже после того, как двигатель остановился.
При первых вспышках в цилиндрах двигателя выхлопные газы из коллектора сразу же попадают в улитку турбины и начинают вращать вал с крыльчатками. Пока обороты двигателя невелики, давление и скорость выхлопных газов недостаточны, поэтому компрессор вращается на холостом ходу, не создавая излишнего сопротивления на всасывании, просто перемешивает воздух. Нажимаем на педаль газа. Обороты двигателя растут, на панели загорается зеленая лампочка "TURBO" (если она есть), и вы чувствуете ощутимый толчок в спину. Помните: "Турбина включилась…" Она просто вышла на свои рабочие обороты, кстати, очень высокие: 110-115 тысяч об/ мин. Теперь компрессор не просто месит воздух, а эффективно сжимает его и посылает в двигатель. При этом срабатывает соответствующая сервисная система в карбюраторе (ТНВД ли, EFI, неважно), двигатель получает в цилиндры больший весовой заряд топливной смеси, резко (на 50-70 %) возрастает его мощность и, соответственно, расход топлива.
Турбонаддуву приходится работать в далеко не легких условиях: высокая температура, высокие окружные скорости (скорость на концах лопаток, в зависимости от модели т/н, примерно такая же, как у пистолетной пули — около 300 м/сек). Скорости вращения подшипников также близки к предельно допустимым, чтобы снизить их, приходится идти на различные ухищрения. Что же позволяет работать т/н в таких условиях долго и надежно?
Как только вы завели двигатель, начинает работать масляный насос. Масло по системе каналов под давлением поступает на подшипники т/н, и вал начинает вращаться на масляном клине. При этом свою порцию масла получает и упорный подшипник. Чем больше обороты двигателя, тем больше масла поступает на вал турбины и его подшипники. Эти подшипники изготовлены из специально подобранных материалов, для них выбраны оптимальные зазоры: при меньших зазорах возникает опасность подклинивания подшипников при тепловом расширении, при больших — опасность срыва масляного клина и работы в условиях полужидкостного трения, к тому же возникает перекос вала и идет интенсивный износ уплотнительного кольца. Поскольку зазоры в парах вал — подшипник, подшипник — корпус очень малы и соизмеримы с размерами ячеек масляного фильтра, то следует помнить о чистоте масла и состоянии масляного фильтра.
Долговечность подшипников скольжения, в отличие от подшипников качения, не зависит в такой мере от частоты вращения. Коэффициент трения у правильно рассчитанных и работающих в условиях жидкостной смазки подшипников скольжения равен 0,001-0,005. Однако, при неблагоприятных условиях работы (высокая вязкость масла, высокие окружные скорости, малые зазоры) коэффициент трения достигает 0,1-0,2, что приводит к снижению оборотов т/н, а следовательно, и снижению его эффективности и повышению нагарообразования из-за повышения теплоотвода. Подшипники скольжения надежно работают при температуре не более 150 градусов С. При более высоких температурах возникает опасность разрыва масляного слоя в результате разжижения масла. Кроме того, при высоких температурах обычные минеральные масла быстро окисляются и теряют свои смазочные свойства.
При полужидкостной смазке непрерывность масляного слоя нарушена, и поверхности вала и подшипника на участках большей или меньшей протяженности соприкасаются своими микронеровностями. При граничной системе смазки поверхности вала и подшипников соприкасаются полностью или на участках большой протяженности, разделительный масляный слой здесь вообще отсутствует.
Пока двигатель вращается, и масляный насос создает давление, исправный т/н работает нормально. Но рано или поздно вы заглушите двигатель, он остановится, остановится и масляный насос, давление масла в системе мгновенно упадет до нуля, а вал с крыльчатками, который имеет приличный вес и вращается с очень большой скоростью, мгновенно остановиться не сможет. Но масляного клина уже нет.
Возникает полужидкостная смазка, переходящая в граничную. В тяжело нагруженных подшипниках возникает перегрев, расплавление, схватывание и заедание подшипника. Плюс грязное масло, и в результате идет интенсивный износ. А допустимый износ подшипников составляет 0,03-0,06 мм в зависимости от модели т/н. Выводы делайте сами.
Это одна из проблем, возникающих в ходе работы т/н. Для того, чтобы она не стала основной, во-первых, вовремя меняйте масло и масляный фильтр. Во-вторых, используйте только масло, предназначенное для двигателей, оборудованных турбонаддувом, которое несложно выбрать среди большого числа существующих хороших масел. Но в дороге всякое может случиться, и если вам пришлось залить неизвестное масло, то не гоните, двигайтесь потихоньку. Двигатель это масло переживет, а вот турбонаддув — не обязательно. Приехав домой, сразу же смените масло и масляный фильтр.
И, наконец, третье, самое главное условие нормальной работы т/н. Как мы уже отмечали, в жизни т/н есть два самых ответственных момента: запуск двигателя и его остановка. При запуске холодного двигателя масло в нем имеет высокую вязкость, оно с трудом прокачивается по зазорам; еще не установились тепловые зазоры; нагрев разных деталей т/н, а следовательно, и тепловое расширение, идут с разной скоростью. Поэтому не спешите, дайте двигателю и т/н прогреться. Если вам надо остановиться, никогда не глушите двигатель сразу. В зависимости от режима езды дайте ему поработать на холостом ходу 2-5 минут (зимой можно дольше). За это время вал турбины снизит обороты до минимальных, а детали, непосредственно соприкасающиеся с выхлопными газами, плавно остынут. В процессе работы крыльчатка турбины и вал сильно нагреваются. Масло, поступающее для смазки подшипников, нагнетается с большой интенсивностью и успевает снять нагрев с вала, не успев перегреться само. При резкой остановке двигателя прокачка масла прекращается, раскаленная крыльчатка турбины отдает большую часть тепла валу, и масляная пленка, покрывающая детали, разогревается до температуры горения. Идет интенсивное нагарообразование в районе уплотнительного кольца и несколько меньшее — в районе подшипников и на внутренних поверхностях корпуса т/н. Спасает только то, что масло, предназначенное для таких двигателей, изначально рассчитано на более высокие температуры, чем обычное. Но и оно имеет свои пределы. Владельцам автомобилей Nissan следует помнить, что в этих автомобилях т/н работают в более напряженном тепловом режиме, чем, например, у автомобилей Toyota. Значительно облегчает жизнь и продлевает срок службы т/н турботаймер. Он установлен не на всех автомобилях, но эта функция есть во многих охранных сигнализациях.
Приведем пример из практики. Отремонтированный турбонаддув, отработав 6000 км без всяких замечаний, вдруг резко заверещал. Дело было зимой, в морозы. Как рассказывал хозяин машины, он спешил, поэтому, выехав из Арсеньева во Владивосток (путь неблизкий), всю дорогу гнал, сколько можно, благо машина и дорога позволяли. Приехал домой, поставил машину на стоянку, сразу же заглушив двигатель. На улице мороз далеко за 20 градусов С. Утром завел — резкий, неприятный металлический вой турбонаддува. Оказалось, что от резкого перепада температур чугунная улитка турбины деформировалась, и крыльчатка стала ее задевать. Под увеличительным стеклом на подшипниках отчетливо просматривались следы станочной обработки, износ отсутствовал. После замены улитки т/н работал без замечаний.
Это был т/н фирмы Toyota СТ-20, двигатель 2LT. Аналогичные случаи были и на других т/н этой фирмы — СТ-9, СТ-12. Но может возникнуть ситуация еще хуже, когда от перепадов температур и старости возникает трещина в конце кольцевого канала улитки турбины. Распространяясь дальше, она может привести к разрыву окна байпасного клапана и, в результате, к полному выходу т/н из строя. Ремонт в этом случае невозможен. Подобные моменты делают ремонт т/н фирмы Toyota похожим на лотерею — кому как повезет: может проработать и 3 месяца, и 3 года. Поэтому лучше всего заменить т/н на новый, хотя это и значительно дороже.
Такая же беда часто случается с т/н Garret, изготовленными в Японии, крайне редко с т/н фирмы Mitsubishi, но никогда не встречалась нам на т/н Nissan Motors. Последние, несмотря на большие неудобства при снятии — постановке и разборке — сборке, поражают своей добротностью. Встречаются они и на тойотовском двигателе MTEU. но уже без надписи Nissan Motors. Заменить их можно турбонаддувом от двигателя VG-20.
Если у вашей машины пошел интенсивный белый дым из глушителя и упала мощность — т/н надо срочно сдавать в ремонт или менять на новый, потому что в нем изношены подшипники и уплотнительное кольцо около крыльчатки турбины. В результате масло под давлением устремляется в выхлопную трубу, где испаряется и вылетает наружу, создавая дымовую завесу. Расход масла может возрасти до 2-3 литров на 100 км пробега. Бывает и так, что дымовой завесы нет, но автомобиль не может развить мощность, лампочка "TURBO" не загорается, у дизельных двигателей появляется постоянный черный дым на оборотах — все это говорит о том, что скорее всего т/н тоже изношен, и к тому же основательно забит нагаром, поэтому компрессор из-за повышенного сопротивления вращению не развивает рабочих оборотов, а двигателю не хватает воздуха. Эта неисправность характерна в основном для т/н Nissan Motors и Garret.
Несколько слов о снятии и установке турбонаддува, хотя это в большей степени представляет интерес для специалистов. При демонтаже очень неудобно, а порой просто тяжело отсоединить т/н от выхлопного коллектора и приемной трубы глушителя. Поэтому многие автомеханики, стремясь сделать все как можно проще, допускают распространенную ошибку: они снимают стяжной хомут между улиткой турбины и корпусом, а затем с помощью молотка и зубила снимают т/н. В результате они деформируют посадочные плоскости и гнут вал турбины. Теперь эти железки можно только выбросить. Снимать турбонаддув надо целиком, только после этого можно отсоединять улитку турбины, так как эта операция сама по себе требует зачастую больших физических усилий.
При демонтаже надо внимательно и аккуратно обращаться с подающей трубкой масляной системы. Эта трубка имеет очень тонкие стенки, ее легко можно перегнуть, и т/н, сев на голодный масляный паек, работает после такого ремонта очень недолго. Порой хватает 15-20 мин, чтобы окончательно привести в негодность только что отремонтированный или новый агрегат.
При установке т/н сложностей обычно не возникает, хотя есть некоторые тонкости: перед установкой через сливное отверстие в т/н надо залить 30-50 граммов моторного масла (в зависимости от размеров) и пальцем (пальцем, а не отверткой) повращать вал. Затем масло можно слить, так как свою роль оно уже выполнило, масляная пленка на деталях теперь есть, а при установке т/н на место вы все равно разольете это масло или на себя, или на двигатель — по вашему усмотрению. Еще раз убедитесь в исправности масляной магистрали, проверьте, чтобы в т/н не попали посторонние предметы, наличие которых может привести к печальным последствиям, и установите турбонаддув на место.
Итак, т/н установлен, все подсоединено, можно заводить. Не спешите. Заведите двигатель, дайте ему прогреться до рабочей температуры, и лишь когда двигатель и т/н прогреются, начинайте постепенно увеличивать обороты. 1500 об/мин — на 5-10 секунд задержитесь и прислушайтесь к работе т/н. Сбросьте обороты секунд на 20-30. Увеличьте обороты до 2000 и проделайте все то же самое. И так далее, вплоть до красной зоны, Примерно на 2500-3000 об/мин должен появиться характерный звук работающего турбонаддува: легкий чистый свист (некоторые говорят "вой", кому как нравится). Особенно отчетливо этот звук слышен в течение нескольких секунд при резком сбросе оборотов.
Если в процессе запуска послышался металлический звук на каких-то оборотах и выше (звук характерный и отличный от звука, издаваемого исправным т/н), не насилуйте напрасно турбонаддув, он не притрется, а неприятности могут быть. Надо сразу заглушить двигатель, снять т/н, найти и устранить причину этого звука. Но прежде чем снимать, вспомните, что очень похожий звук издает ненатянутый ремень генератора. Поэтому если есть подозрения, что это он может быть источником подобного звука, смочите ремень водой. Звук исчез? Значит, причина действительно была в ремне, и его надо подтянуть. Остался? Значит, надо все-таки снимать турбонаддув и искать неисправность в нем.
Как продлить жизнь турбине? 5 важных правил
Экологические требования и погоня за экономичностью в последнее десятилетие привели к изменению конструкции моторов. Прежние многолитровые силовые агрегаты уступают место турбированным даунсайзингам. Они сильно нагружены, работают при высоком давлении наддува и нередко обладают еще и непосредственным впрыском, позволяющим увеличить мощность и крутящий момент. Эти моторы требуют специальных сортов масла, чувствительны к перегревам и имеют строгие требования к эксплуатации. Нарушение предписаний, как правило, ведет к сокращению срока службы турбонаддува. Сколько проходит турбина, если эксплуатировать ее по инструкции?
Охлаждение перед выключением
В среднем ресурс турбины составляет около 150 тыс. км. Для многих турбомоторов обязательным является интеркулер для охлаждения воздуха, нагретого турбиной. Он полезен, так как в холодном воздухе содержится больше кислорода, из-за чего смесь становится более эффективной и лучше сгорает. Возрастает мощность мотора.
Во время работы лопасти турбины раскручиваются до огромных скоростей, более 100 тысяч оборотов в минуту. Ось, которая приводится в движение ведущей крыльчаткой, крепится с помощью подшипников скольжения к корпусу турбины и сильно разогревается. Для смазки подшипников используется моторное масло, а также штатная система охлаждения.
После активной езды корпус турбины сильно разогревается от большого количества проходящих раскаленных отработанных газов. Если припарковать машину и резко выключить двигатель, то внутри турбины начинаются негативные процессы, приводящие к снижению ее ресурса. Масляный насос перестает поддерживать давление смазывающей жидкости, ее циркуляция прекращается. Разогретый докрасна корпус перестает охлаждаться маслом и буквально поджаривает остатки смазывающей жидкости, что приводит к выпадению присадок, а затем к локальному образованию налета на стенках. Подвижные элементы технического узла закоксовываются.
Поэтому нельзя сразу глушить мотор после остановки машины. Необходимо дать турбине поработать на холостых пару минут и охладиться потоками масла и антифриза. Подъезжая к дому, можно заранее двигаться накатом и тормозить двигателем, чтобы дать насосу обильно прокачать масло и охладить натруженный турбонаддув.
Своевременная смена фильтра
Очень важно следить за состоянием воздушного фильтра, который отсеивает посторонние предметы, пыль и грязь, засасываемые через воздухозаборники во время езды. Иногда при открывании крышки можно обнаружить в фильтре песок, осеннюю листву, засохшие почки, насекомых и даже куски мелких веточек. Если фильтр давно не менялся и внутрь системы наддува попадает мусор, то мотору может быть причинен серьезный ущерб. Мусор может попадать в наддув и из-за неквалифицированного ремонта системы впуска. В итоге следы от ударов остаются на крыльчатке компрессора. Повреждения вызывают дисбаланс ротора, что может привести к полному разрушению турбокомпрессора. Поэтому необходимо менять воздушный фильтр строго раз в год. Ну а в условиях степного климата с частыми пылевыми загрязнениями — два раза в год.
Чистый интеркулер
Не менее важно следить за состоянием интеркулера. Это радиатор, установленный в нижней части моторного отсека, недалеко от радиатора системы охлаждения. Со временем он забивается грязью, пылью, листвой, тополиным пухом, насекомыми и прочими инородными телами, которые приводят к недостаточному охлаждению прокачиваемого воздуха. Отдача двигателя падает, электроника повышает обороты турбины, чтобы восполнить недостаток воздуха, нагрузка на узел растет, а его ресурс снижается. В общем, интеркулер надо держать в чистоте.
Частая смена масла
Турбина чувствительна к качеству масла. Чем оно новее, тем лучше. Несмотря на предписанный производителем интервал смены масла в 15 тысяч километров, смазывающую жидкость в турбированных моторах лучше менять в два раза чаще, особенно когда большую часть времени машина эксплуатируется в городе.
Активная езда только на прогретом моторе
После запуска силового агрегата необходимо выждать небольшое время, прежде чем начинать движение. Двигатель приводит в действие масляный насос, который прокачивает отстоявшееся масло через каналы смазки. Должно пройти время, пока система полностью заполнится и смазывающая жидкость начнет циркулировать непрекращающимся потоком. Это происходит через минуту-другую после старта. Однако в первые десять минут поездки газовать тоже не стоит. Необходимо дождаться прогревания мотора в движении до 60-70 градусов. В этом случае подвижные элементы наддува выходят в рабочие режимы и могут выдерживать нагрузки, не боясь износа.
Как не загубить турбину и сохранить ее ресурс?
Турбированные двигатели, как дизельные, так и бензиновые, уже давно широко распространены. Однако мало кто из владельцев автомобилей с наддувным мотором задумывается о том, что нужно делать для того, чтобы продлить жизнь турбокомпрессору. Вместе с мастерской PolBel мы поможем разобраться в том, как все-таки не погубить ресурс турбины. Эта статья будет полезна всем автовладельцам: тем, которые еще не столкнулись с ремонтом турбины, а также тем, кому уже пришлось установить на мотор новую турбину. По информации специалистов PolBel, при надлежащем обслуживании двигателя турбокомпрессор может пройти не менее 300 000 км. Итак, на что нужно обращать внимание, чтобы продлить срок службы турбины?
Прежде всего отметим, что в большинстве своем турбины не являются ненадежными элементами наддувного ДВС. На самом деле, большинство проблем с турбинами являются индикаторами общего плохого состояния силового агрегата, к чему обычно приводит не слишком внимательное и качественное обслуживание. Служить долго и безотказно турбине мешают следующие факторы.
Загрязнения в моторном масле
Моторное масло не только призвано смазывать и защищать пары трения двигателя от износа. Масло также «моет» компоненты двигателя, охлаждает его узлы и является рабочей жидкостью для некоторых его агрегатов (например, фазовращателей). Масло собирает и аккумулирует в себе следы износа. К сожалению, эти следы износа далеко не всегда задерживаются масляным фильтром и могут циркулировать по системе смазки. В систему смазки входят и подшипники, на которых вращается вал турбины. Этот узел очень восприимчив к любым загрязнениям по ряду причины. Вот самые весомые из них: скорость вращения вала турбины достигает 150 000 и даже 300 000 об/мин, а допустимые зазоры измеряются в микронах. Все пары трения в картридже турбины смазываются гидродинамически. То есть, в те самые микронные зазоры под давлением поступает масло, которое образует масляную пленку – «масляный клин». В парах трения эта пленка исключает контакт и непосредственное трение металлических поверхностей. Если в этот масляный клин попадут загрязнения (даже мельчайший абразив), то на валу неминуемо образуется выработка и задиры. Разрушение масляной пленки и неминуемо связанное с этим сухое трение очень быстро приводят к перегреву пары трения с последующим заклиниванием и даже обламыванием вала турбины.
Некачественное масло
Масло, предназначенное для турбированного двигателя, обладает улучшенными характеристиками, позволяющими ему выдерживать высокие температурные нагрузки. Температура в горячей части («улитке») турбины достигает 900°С. Этот жар способен моментально вскипятить некачественное масло, которое превратится в сухой или смолянистый нагар, способный нарушить нормальную подачу и слив масла из картриджа. Поэтому масло для турбированного двигателя должно быть качественное, соответствующее заданным допускам. А замену масла следует проводить каждые 10 000 км и не реже этого.
Недостаточная смазка и охлаждение
Данная проблема пересекается с описанной выше. Моторное масло не только смазывает, но и охлаждает пары трения в картридже турбины. Часто причиной недостаточной смазки (низкого объема подачи масла) является неисправность масляного насоса или редукционного клапана масляной системы, а также ухудшившаяся проходимость трубок или каналов подачи и слива масла. Эти каналы могут просто засоряться нагаром (коксом) или деформироваться. Слив (отвод) масла из картриджа может ухудшаться из-за снижения производительности системы вентиляции картера, а подача масла может быть недостаточной из-за общего снижения уровня масла в поддоне. Поэтому, важно не только выбирать надлежащее моторное масло, но и контролировать нормальную работу всех систем двигателя.
Повреждение лопаток (крыльчатки) турбины
Обе крыльчатки турбины – насосное и турбинное колесо – подвержены повреждениям посторонними предметов. Любой мусор или осколки, попадающей в газы или поступающие вместе с воздухом, неизбежно оставляют следы на лопатках роторов, вращающихся с огромной скоростью.
Мусор – пыль, песок, насекомые – в холодную (насосную) часть турбины может проникнуть как через изношенный или плохо установленный воздушный фильтр, так и попасть сюда из каналов системы рециркуляции газов (EGR). Окалина либо сгустки масла могут повредить кромки крыльчатки.
Турбинному колесу угрожает мусор иного происхождения. Это может быть окалина с внутренней поверхности труб выпускной системы и даже фрагменты разрушающегося катализатора. Отдельно упомянем последствия некачественной установки турбины – а именно установка не на прокладку, а на герметик, затвердевшие лишние частицы которого могут бомбардировать крыльчатку турбины. Самые тяжелые повреждения турбине наносят фрагменты, образующиеся из-за серьезной поломки двигателя: отколовшиеся элементы свеч зажигания или накала, обломанные клапана и прочее.
Крыльчатке турбинного колеса угрожает и повышенная температура проходящих газов. Они могут раскаляться из-за неправильного смесеобразования или засорения катализатора и в результате оплавлять крыльчатку.
Повреждение крыльчатки турбины или компрессора приводит к нарушению ее баланса. Думаю, не нужно объяснять, к чему может привести дисбаланс ротора, вращающегося со скоростью порядка 200 000 об/мин.
«Передув» турбины
Быстрая и тотальна поломка турбины, связанная с перегревом пар трения и обрывом ее вала, происходит при «передуве» – превышении допустимой скорости вращения турбины. Это происходит в случае заклинивания лопаток «геометрии» турбины, неправильном смесеобразовании, неисправности клапана регулировки давления и ЧИП-тюнинге.
Если внимательно рассмотреть все причины выхода турбины из строя, то становится ясно, что они в целом не имеют никакого отношения к собственной надежности этого узла. Почти во всех случаях турбина страдает из-за проблем в силовом агрегате или некачественного обслуживания. В связи с этим важно понимать, что установка новой (отремонтированной) турбины взамен вышедшей из строя не устранит возникшие в силовом агрегате проблемы. Да, некоторое время новая турбина будет исправно служить, однако ее срок службы сильно сократят имеющиеся в двигателе неполадки и другие «вредные факторы».
Как продлить ресурс новой турбины, установленной вместо неисправной?
Установка новой турбины в обязательном порядке требует устранения факторов, приведших к поломке прежней. Как мы уже знаем, во многих случаях турбина выходит из строя далеко не по причине окончания заложенного производителем ресурса.
Перед установкой новой турбины необходимо:
1. Заменить масло и масляный фильтр. Оба расходника должны быть качественными, масло также должно соответствовать нужному допуску.
2. Заменить воздушный фильтр. В процессе эксплуатации воздушный фильтр засоряется, что приводит к увеличению предельного сопротивления засасываемого воздуха и возникновению риска проникновения мусора во впускной коллектор. Первый фактор приводит к увеличению нагрузки на вал турбины, второй – грозит повреждениями ее крыльчатки. Рекомендованный срок службы воздушного фильтра не должен превышать 10 000 км.
3. Очистить масляный поддон. Скопившаяся в нем грязь и отложения растворятся в новом масле, значительно снизив его характеристики.
4. Очистить или заменить элементы вентиляции картерных газов. В поддоне и клапанной крышке из-за небольшого и неизбежного прорыва газов через компрессионные кольца и клапана существует некоторое избыточное давление газов. Специальная система стравливает давление и удаляет картерные газы (они просто «высасываются» во впускной коллектор). Однако из-за присутствия в картерных газах сажи, нагара и масляной взвеси каналы этой системы со временем забиваются. Удаление картерных газов происходит менее эффективно. Давление в картере и под клапанной крышкой возрастает: газы начинают искать выходы через сальники и каналы слива масла из турбины. Обычно из-за противодавления картерных газов турбина начинает стравливать масло в горячую или холодную часть (или сразу в обе). То есть, даже новая турбина начнет пропускать масло, если канал его слива будет засорен или если там будет существовать повышенное давление газов, мешающих его оттоку.
5. Очистить или заменить интеркулер. До выхода из строя старая турбина может пропускать масло во впускной коллектор, где оно оседает и скапливается в интеркулере. После установки новая турбина может просто «выдуть» этот запас масла и направить его в камеры сгорания. В этом случае произойдет непоправимое: масло будет сгорать в камерах сгорания, увеличивая его скорость работы до запредельной (при этом система управления двигателем не сможет остановить процесс и заглушить мотор). То есть, двигатель, начавший работать на масле, неожиданно пойдет «в разнос» и просто разрушится (такие случаи известны по некоторым французским дизелям).
6. Разобраться с катализатором и сажевым фильтром. Засоренный катализатор или сажевый фильтр ухудшает проток выхлопных газов. В результате, при определенных режимах работа двигателя, во впускном коллекторе возникает противодавление, которое критически увеличивает нагрузки на вал турбины и его опорные подшипники. Впоследствии возникает осевой люфт, приводящий к выходу турбины из строя.
7. Доверить установку турбины профессионалам. Новую турбину можно погубить при первом же запуске мотора из-за некачественного монтажа. Бывают такие вопиющие случаи, как попадание на роторы кусков тряпки, которые временно закупоривали подводные (впускные и выпускные) каналы, забытых гаек, какого-то иного мусора. Также при отсутствии у слесаря, выполняющего монтаж турбины, знаний и опыта, в ход может идти герметик вместо необходимой прокладки. Излишки герметика также элементарно могут повредить крыльчатку.
Крайне важно наполнить маслом магистраль, подающую масло к парам трения в картридже турбины. Это необходимо делать вручную, поэтому без опытного мастера при установке турбины просто не обойтись.
Перед первым стартом мотора с новой турбиной нужно стартером прокрутить прокрутить коленвал, чтобы масляный насос начал подавать масло в магистраль. Уже затем можно заводить двигатель и прогревать его около 10 минут на холостых оборотах. Если пренебречь этими простыми требованиями, можно столкнуться с кратковременным масляным голоданием в парах трения в картридже турбины.